CN110088856A - 电磁致动器 - Google Patents

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Abstract

一种用于在锁定机构使用的电磁致动器，该电磁致动器包括壳体(8，32，36)、多个线圈(60，62)、以及电枢(14)，该电枢通过选择性地电激励该致动器的线圈而相对于该壳体可在两个行程终止位置之间线性地移动。该致动器包括故障安全机构(6)，该故障安全机构可操作用于将该电枢驱使向两个行程终止位置中的一个。

Description

电磁致动器
技术领域
本发明涉及电磁致动器，更具体地、但非排他地涉及用于在锁定机构使用的致动器。
背景技术
电磁致动器有多种多样的实际应用。例如，如WO-A-2012/069849(其内容通过援引并入本文)描述的，致动器可以用来操作用于选择性地锁定轴的旋转位置的锁定组件。
发明内容
本发明提供了一种电磁致动器，该电磁致动器包括：壳体；多个线圈；电枢，该电枢通过选择性地电激励该致动器的线圈而相对于该壳体可在两个行程终止位置之间线性地移动；以及故障安全机构，该故障安全机构可操作用于将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
该故障安全机构被设置用于确保即使当致动器不能正常工作时，致动器也可以被切换到其行程终止位置中的所选行程终止位置。致动器的控制系统的故障发展或控制系统失去电力可能意味着控制系统不再能够切换致动器。增加故障安全机构确保在此类情况下仍然能够将致动器切换到某个行程终止位置，该行程终止位置与被致动器致动的机构的安全模式相对应。
致动器的电枢可以相对于壳体在两个或更多个稳定静止位置之间移动，电枢通过磁和/或机械力被保留在该稳定静止位置上。因此，电枢可以保持在每个稳定静止位置上而不需要激励致动器的线圈，由此使致动器消耗的功率最小化。
电枢可以包括永磁体。
故障安全机构在被操作或触发时，将电枢驱使向电枢的两个行程终止位置中的特定一个且仅一个行程终止位置。这确保电枢被驱使向期望的行程终止位置。故障安全机构不可操作用于将电枢驱使向两个行程终止位置中的另一个。
在优选实施例中，故障安全机构包括机械势能储存件。相对于仅电气方案，比如电池或电容器，使用机械储存系统提供紧凑并且低成本的方法来储存所需水平的能量。
机械势能储存件可以包括弹性装置，比如弹簧。例如，弹簧可以是拉伸弹簧、压缩弹簧、螺旋弹簧、弹簧片或扭力弹簧。
致动器可以包括释放组件，该释放组件可操作用于触发故障安全机构。该释放组件可以从第一构型切换到第二构型，使得该释放组件从该第一构型到该第二构型的切换部署该故障安全机构，接着该故障安全机构将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
释放组件可以仅是机械致动组件以避免依赖电源。该释放组件可以包括液压和/或气动部件。
释放组件可以是电致动组件。优选地，可以使用控制系统来操作该释放组件，该控制系统独立于被致动器致动的机构的控制系统。
在已经被部署之后，释放组件可以从其第二构型切换回其第一构型以将其重置。
释放组件可以包括螺线管和机械连杆机构，其中，该机械连杆机构通过该螺线管可从第一安排切换到第二安排，使得该连杆机构从该第一安排到该第二安排的切换部署该故障安全机构，接着该故障安全机构将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
该释放组件的第一构型可以将该能量储存件保持在储存状态下，在该储存状态下，势能储存在该能量储存件中，并且该释放组件切换到其第二构型将该能量储存件从该储存状态中释放。例如，当能量储存件是弹性装置的形式时，该装置可以通过释放组件保持在压缩或拉伸状态中。
电枢可以包括轴，该轴在与该电枢的线性运动的方向平行的方向上延伸，当该故障安全机构被部署时，该轴与该故障安全机构接合以便将该电枢驱使向其各行程终止位置中的一个。当该故障安全机构被部署时，轴的远端可以与故障安全机构直接接合。轴可以延伸穿过致动器的壳体以与设置在致动器的壳体外部的故障安全机构接合。
本发明进一步提供了本文所述的致动器与锁定组件的组合，其中，该锁定组件通过该致动器可在锁定与解锁构型之间切换，并且该致动器联接到该锁定组件上，使得当该致动器处于那一个行程终止位置上时，该锁定组件被驱使向其锁定构型。
例如，锁定组件可以是用于车辆的停车锁定组件。该锁定组件可以被安排为当该锁定组件处于锁定构型时抑制车辆的运动。
在一些实施方式中，锁定组件可以用于选择性地锁定轴的旋转位置。例如，当锁定组件是其解锁构型时，该锁定组件可能不阻碍该轴的旋转，并且当该锁定组件处于其锁定构型时，该锁定组件可以阻挡该轴的旋转。
附图说明
现在参考示意性附图通过举例方式来描述本发明的实施例，在附图中：
图1到图3示出了以三个不同构型实施本发明的致动器的截面侧视图；并且
图4和图5是与锁定组件组合的致动装置的截面侧视图。
具体实施方式
图1到图3示出了根据本披露的电磁致动器2。出于清晰目的，在附图中示出了致动器的简化表示。
致动器包括与故障安全机构6组合的致动装置4。应理解的是，致动装置4可以采取各种形式。例如，该致动装置可以是例如在英国专利公开号2342504和2380065、国际专利公开号WO 2010/067110、或美国专利号6598621中描述的双稳态线性致动器，其内容通过援引并入本文。
如图1到图3示意性地示出的，致动装置4包括壳体8，该壳体在圆柱形管9的相反端包括两个端盖10和12。
电枢14可相对于壳体沿着中心轴线16线性地移动。圆柱形管9相对于该中心轴线同轴定位。电枢包括电枢本体18和两个同轴定位(相对于彼此和本体18)的轴20和22。轴从电枢本体14的轴向相反端延伸穿过端盖10和12中的相应开口。致动装置包括多个线圈(图中未示出)。电枢通过以已知方式选择性地激励线圈可在两个行程终止位置之间移动。
故障安全机构6安装在致动装置的壳体的与端盖10相邻的一端上。该故障安全机构包括螺旋弹簧30形式的能量储存件。弹簧30设置在容器32内，该容器包括管状本体34，该管状本体被端盖体36封闭。管状本体的一端安装在致动器的壳体8上并且另一端被端盖体36封闭。
弹簧30的一端支承在端盖体36上并且另一端接合圆形板38。圆形板能够相对于容器32在与中心轴线16平行的方向上来回滑动。管状本体32、螺旋弹簧30以及圆形板38与致动装置的中心轴线16同轴定位。
释放组件40安装在管状本体32的外表面上。该释放组件包括电致动器42，该电致动器例如可以是螺线管的形式。致动器42包括棒44，该棒从该致动器的壳体46延伸出来。致动器可操作用于使棒在背离或朝向壳体的方向上移动。棒的远端48可枢转地联接到扳机构件50上，该扳机构件也可以是长形棒的形式。扳机构件50通过枢轴52可枢转地并且可滑动地联接到管状本体32上。扳机构件延伸穿过管状本体32的壁，使得其远端54突出超过管状本体的内壁。在图1所示的构型中，扳机构件径向地向管状本体内延伸超过圆形板38的外圆周边缘。该扳机构件用于将板保持在沿着管状本体的固定轴向位置上并且抵抗弹簧30施加到圆形板上的力约束该板。
在图1和图2所示的释放组件40的构型中，可以看到，故障安全机构没有阻碍致动装置4的正常工作。电枢在图1和2描绘的两个行程终止位置之间可移动。当电枢如图2所示处于更靠近故障安全机构的行程终止位置时，轴20延伸超过致动装置的端盖10，使得该轴的远端靠近或接触圆形板38。
当故障安全机构被触发时，如图3所示，释放组件移动到第二构型。如图3描绘的，接着该机构将电枢推向并且推入行程终止位置，该行程终止位置距离故障安全机构更远。
故障安全机构通过致动致动器42被触发。该致动器使棒44延伸，进而该棒使扳机构件50枢转并且使其远端54径向向外移动超过圆形板38的圆周边缘。因此，螺旋弹簧30将圆形板38朝向致动装置4释放和推动。如果致动装置的电枢14没有已经在距离故障安全机构更远的行程终止位置上，圆形板接合轴20的末端并且由此将电枢推向并且推入那个行程终止位置。
致动装置4的构型可以如此使得当电枢处于距离故障安全机构更远的行程终止位置的某一距离内时，电枢通过致动器本身施加在电枢上的磁力和/或机械力缩入并且保持在那个位置上。因此，故障安全机构可以足以能够将电枢推得足够远以足够接近行程终止位置使得致动装置本身将电枢拉入行程终止位置。
当即将恢复致动装置的正常工作时，故障安全机构可以通过将释放组件40、弹簧30、以及板38返回到图1和图2所示的构型来重置。
图4和图5示出了与锁定组件70组合的图1到图3所示的形式的致动装置4。在本发明的实施例中，故障安全机构6与图1到图3所示的致动装置4组合使用。
图4和图5所示的致动装置包括朝向装置的轴向相反端的线圈60和62。电枢14通过选择性地电激励线圈可在行程终止位置之间移动。
致动装置的轴22连接到锁定组件70上。锁定组件能够选择性地锁定轴72的旋转位置。当锁定组件处于解锁构型时，轴自由地旋转。当锁定组件处于其锁定构型时，轴被锁定不能进行进一步旋转。当在汽车或非公路用变速器中使用时，锁定组件可以用于锁定直接连接到车轮上的轴。例如，锁定组件可以通过立法被部署成汽车变速器所需类型的停车锁，以便提供当锁的电源已经断开时阻止车辆滚动的积极方法。锁定组件还可以在使用旋转部件的工业机械中用作轴锁。
致动装置的轴22联接到锁定组件70的连杆机构74上。连杆74包括凸轮76，该凸轮可滑动地安装在线性支撑件78上。凸轮76联接到凸轮弹簧80上。凸轮弹簧80用于沿支撑件78在背离致动装置4的方向上推动凸轮。凸轮76与销或滚轮82以及棘爪84的远端接触。棘爪84可枢转地安装在枢轴86上，该枢轴支撑在外壳88上。棘爪84通过图4未示出的偏置安排与凸轮76弹性地偏置。
在图4中，致动装置的电枢14在其行程终止位置的一个上，其中，轴22和凸轮76背离棘爪84缩回。在这样的构型中，棘爪与齿轮90脱离。
在图5所示的构型中，致动装置的电枢已经切换到其另一个行程终止位置，引起轴22推动销82与棘爪84之间的凸轮76。棘爪已经被向下推动与齿轮90上的相邻齿之间的空间接合。由此棘爪防止轴72旋转、将其锁定在位。
根据本披露，故障安全机构，比如图1到图3所示的实例，可以与致动装置4联合使用。该故障安全机构可以被构型成将致动装置4的电枢14推向图5所示的行程终止位置以便采取故障安全构型，在该构型中，轴72的旋转位置被锁定组件70锁定。

Claims (15)

1.一种电磁致动器，包括：
壳体；
多个线圈；
电枢，该电枢通过选择性地电激励该致动器的线圈而相对于该壳体可在两个行程终止位置之间线性地移动；以及
故障安全机构，该故障安全机构可操作用于将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
2.如权利要求1所述的致动器，其中，该故障安全机构包括机械势能储存件。
3.如权利要求2所述的致动器，其中，该能量储存件包括弹性装置。
4.如权利要求3所述的致动器，其中，该弹性装置是螺旋弹簧。
5.如前述权利要求中任一项所述的致动器，包括释放组件，该释放组件可操作用于触发该故障安全机构。
6.如权利要求5所述的致动器，其中，该释放组件可从第一构型切换到第二构型，使得该释放组件从该第一构型到该第二构型的切换部署该故障安全机构，接着该故障安全机构将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
7.如权利要求6所述的致动器，其中，该释放组件是机械致动组件。
8.如权利要求6所述的致动器，其中，该释放组件是电致动组件。
9.如权利要求8所述的致动器，其中，该释放组件包括螺线管和机械连杆机构，其中，该机械连杆机构通过该螺线管可从第一安排切换到第二安排，使得该连杆机构从该第一安排到该第二安排的切换部署该故障安全机构，接着该故障安全机构将该电枢驱使向其两个行程终止位置中的一个。
10.如权利要求6至9中任一项所述的致动器，其中，该释放组件的第一构型将该能量储存件保持在储存状态下，在该储存状态下，势能储存在该能量储存件中，并且该释放组件切换到其第二构型将该能量储存件从该储存状态中释放。
11.如前述权利要求中任一项所述的致动器，其中，该电枢包括轴，该轴在与该电枢的线性运动的方向平行的方向上延伸，当该故障安全机构被部署时，该轴与该故障安全机构接合以便将该电枢驱使向其各行程终止位置中的一个。
12.一种任一前述权利要求所述的致动器与锁定组件的组合，其中，该锁定组件通过该致动器可在锁定构型与解锁构型之间切换，并且该致动器联接到该锁定组件上，使得当该致动器处于那一个行程终止位置上时，该锁定组件被驱使向其锁定构型。
13.如权利要求12所述的组合，其中，该锁定组件是用于车辆的停车锁定组件。
14.如权利要求12或13所述的组合，其中，该锁定组件用于选择性地锁定该轴的旋转位置。
15.如权利要求14所述的组合，其中，当该锁定组件是其解锁构型时，该锁定组件不阻碍该轴的旋转，并且当该锁定组件处于其锁定构型时，该锁定组件阻挡该轴的旋转。
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Application publication date: 20190802

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