CN112585371B - 一种电致动器 - Google Patents

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Abstract

一种电致动器(20)被提供。所述致动器(20)包括一电驱动装置(22)及一驱动构件(26)，所述驱动构件(26)在激活所述电驱动装置(22)时被旋转驱动，一输出构件(24)通过一第一弹簧(28)被旋转连接到所述驱动构件(26)，及一第二弹簧(32)被连接到所述输出构件(24)并在所述输出构件(24)与一固定管(34)之间形成一单向离合器，其中所述致动器(20)还包括一调节杯(30)，所述调节杯(30)被配置成与所述第二弹簧(32)接合，以将所述输出构件(24)从所述固定管(34)断开。

Description

一种电致动器
技术领域
本发明涉及一种用于诸多汽车应用的电致动器。更具体地，本发明涉及用于这种电致动器的一闩锁机构(latching mechanism)。
背景技术
诸多车辆通常设置有多个成对的旋转构件，这些成对的旋转构件需被选择性地彼此连接，以允许在各个构件之间进行一期望的扭矩传递。例如：这样的构件可以是一输入驱动轴及一输出驱动轴，或者是一电动马达及一关联的传动系构件(associated drivetrain member)的一输出轴。
在两个旋转构件之间的选择性扭矩传递通常通过一离合器以及对这种离合器的适当控制被调节。所述离合器可以是譬如一碟式离合器或一爪式离合器，具有一侧被连接到一旋转输入轴，及一第二侧被连接到一输出轴，所述输出轴在所述离合器关闭时被推动而与所述旋转输入轴一起旋转。
离合器控制需要一致动器(actuator)。尽管市场上存在各种类型，但是对于电致动器的需求不断增长。一电致动器通常抵抗一弹性以进行运作；在一爪式离合器的情况下，所述弹性通过一返回弹簧将所述爪式离合器朝向一未连接模式偏置被提供，并且在一碟式离合器的情况下，所述弹性通过各个碟片的固有偏置被提供。所述弹性确保在驱动电流为零时没有扭矩传递被呈现。此配置是出于安全原因，防止所述离合器的意外锁定(unintentional lock-up)。另一方面，需要抵消在离合器激活期间的弹性，由此高电流必须在静止扭矩传递期间被提供到所述致动器。
为了减少功率消耗，并且还保护所述电致动器免于过热，期望降低所述电致动器的所述静止保持扭矩，同时在没有驱动电流时仍确保零保持扭矩。因此，需要一种被改进的电致动器。
发明内容
一个目的是提供一种被改进的电致动器，所述电致动器可以减轻现有技术的一些问题。另外，一个目的是提供一种电致动器，所述电致动器通过简单、耐用、可靠及具有成本效益的方式提供期望的操作功能。
根据一第一方面，一种电致动器被提供。所述电致动器包括一电动驱动装置及一驱动构件，所述驱动构件在激活所述电动驱动装置时被旋转驱动，一输出构件通过一第一单向弹簧离合器被旋转连接到所述驱动构件，及一第二弹簧被连接到所述输出构件并在所述输出构件与一固定管之间形成一单向离合器，所述固定管形成一静止壳体的一部分。所述电致动器还包括一调节杯，所述调节杯被配置成与所述第二弹簧接合，以将所述输出构件从所述固定管断开。
所述驱动构件及所述输出构件可以被同轴布置。
所述调节杯可以围绕所述驱动构件及所述输出构件。
所述第一弹簧的第一端部可以被固定到所述输出构件，并且所述第二弹簧的第二端部可以被固定到所述驱动构件及所述调节杯。
所述第二弹簧在所述输出构件与所述固定管连接的一空转位置(idle position)及所述输出构件从所述固定管断开的一打开位置(open position)之间可以是可操纵的(maneuverable)。
所述第一弹簧可以被配置成当所述第二弹簧被操纵到其打开位置时提供所述输出构件的一自动返回旋转(automatic return totation)。
所述调节杯可以具有一圆形端部，所述圆形端部位于所述第二弹簧的一径向突出的端部的轴向位置处，并且至少一个轴向边缘被配置成在所述调节杯旋转时推动所述第二弹簧的所述端部。
所述圆形端部的所述轴向边缘可以由在所述圆形端部的一轴向较长部分与所述圆形端部的一轴向较短部分之间的一界面形成。
根据一第二方面，一种离合器被提供。所述离合器包括根据所述第一方面的一电致动器。
所述离合器可被设置有所述离合器的一返回偏置特征引起的多个弹性特性。
根据一第三方面，一种车辆被提供。所述车辆包括根据所述第二方面的至少一个离合器。
附图说明
本发明将参考附图进一步详细描述如下，其中：
图1是根据一实施例的一车辆的一示意图。
图2是根据一实施例的一电致动器的一剖视图；及
图3是图1所示的所述电致动器的诸多部分的一等角视图。
具体实施方式
在图1中示意性地示出一车辆(vehicle)1。所述车辆1具有一前轴(front axle)3、一后轴(rear axle)5及一推进单元(propulsion unit)7，所述推进单元7与所述前轴3、所述后轴5或两者连接。所述车辆1设置有一个或多个离合器(clutches)9a-9b。在所示的示例中，一第一离合器9a被布置在所述后轴5处，以允许用于所述车辆1的全轮驱动。为此目的，所述第一离合器9a是被布置在一后轴差速器(rear axle differential)11处的一碟式离合器(disc clutch)9a，并且通过激活所述碟式离合器9a，所述后轴5从所述推进单元7接收驱动扭矩。
所述被示出的示例的所述车辆1还配备有一第二离合器9b，在此以一爪式离合器(dog clutch)9b的形式被布置在所述前轴3处并且被配置成将所述后轴5(以及一万向轴13)从所述传动系(drive train)断开。当以两轮驱动模式行驶时，所述爪式离合器9b被断开，从而减小所述车辆1的旋转质量。当四轮驱动模式被请求时，所述碟式离合器9a被激活以使所述万向轴(cardan shaft)13旋转起来(spin up)，此后，所述爪式离合器9b被激活以将所述后轴5连接到所述推进单元7(经由所述爪式离合器9b及所述碟式离合器9a)。
至少一个离合器9a-9b通过一致动器(actuator)20被调节，这将在下面进一步描述。然而，在转向所述电致动器20的细节以前，应被注意的是，在图1中被示出的所述车辆1的所述确切配置仅被用于说明性目的。应当容易理解的是，所述车辆1原则上可以具有任何可能的配置，只要存在与任何合适的离合器9a-9b结合布置的至少一个电致动器20即可。这样的例子包括诸多分动箱(transfer cases)、电传动系(electric drive trains)、扭矩矢量系统(torque vectoring systems)等。
一电致动器(electrical actuator)20的一实施例在图2中被示出。所述电致动器20包括一电驱动装置(electric drive means)22，例如一DC马达、一无刷DC马达或一旋转螺线管(rotational solenoid)。所述电致动器20还具有一输出构件(output member)24，所述输出构件24通过任何合适的连接或进行传动与一离合器(未示出)连接。如前所述，所述离合器可以例如是一爪式离合器9b或一碟式离合器9a。重要的是，所述相关联的离合器9a-9b形成一弹性系统(elastic system)，即，它设置有一返回偏置特征(return biasingfeature)，使得所述输出构件24遭受一返回力(return force)，这将在下面进一步解释。优选地，所述离合器被配置成使得所述输出构件24的旋转将控制所述离合器的致动(actuation)。
所述电驱动装置22被连接到一驱动构件(drive member)26，所述驱动构件26被配置成在激活所述电驱动装置22时旋转。相对于所述输出构件24，所述驱动构件26形成一输入轴(input shaft)。所述驱动构件26通过形成一单向离合器(one way clutch)的一返回旋转弹簧(return rotation spring)28被连接到所述输出构件24。所述驱动构件26与所述输出构件24被同轴地布置，并且具有彼此面对的多个轴向端部。所述返回旋转弹簧28被布置成围绕所述驱动构件26及所述输出构件24的外周。所述返回旋转弹簧28的一个端部28a被牢固到所述输出构件24，例如通过将所述端部28a插入到所述输出构件24的一径向钻孔(drilled radial hole)中。所述返回旋转弹簧28的所述相对端部28b被牢固附接到所述驱动构件26及一与其连接的调节杯(thereto connected regulation cup)30。因此，所述调节杯30被旋转牢固到所述驱动构件26。
当所述电驱动装置22被致动时，所述驱动构件26将旋转，从而还引起所述返回旋转弹簧28旋转。由于所述返回旋转弹簧28的一个端部28a被固定到所述输出构件24，所述返回旋转弹簧28的直径将减小，直到它与所述驱动构件26及所述输出构件24的所述多个外表面接触。因此，完成所述输出构件24的旋转。所述输出构件24的这种旋转运动对应于致动所述相关联的离合器的动作，例如通过压缩一弹簧或通过将多个碟推向彼此(urging discstowards each other)。
所述输出构件24的所述外周还设有一弹簧，所述弹簧形成一单向弹簧离合器(oneway spring clutch)32。为此，所述输出构件24设有一径向延伸部(radial extension)25，所述弹簧32被布置到所述径向延伸部25上；从而，与所述返回旋转弹簧28相比，所述弹簧32被布置在一不同的径向及轴向位置处。
所述弹簧32的一个端部32a被旋转固定到所述输出构件24，譬如通过将所述端部32a插入到一径向钻孔中。所述弹簧32被夹在一固定管(fixed tube)34的周围，所述固定管34形成一静止壳体(stationary housing)36的一部分。因此，当所述电驱动装置22被激活时，所述输出构件24的旋转也将允许所述弹簧32围绕所述固定管34旋转。
当所述输出构件24的所述期望的旋转达到时，即，当所述相关联的离合器9a-9b以期望的方式被致动时，被供应到所述电驱动装置22的电流显著减小，诸如与在致动期间所需的电流相比，降到5至25%的一水平，最好为10％。这对应于所谓的保持位置(holdingposition)，其中，所述致动器20的所述输出构件24旨在保持通过所述驱动构件26的旋转而被获得的位置。此电流足以驱动所述电驱动装置22以将所述驱动构件26保持在适当的位置，而所述弹簧32的设置将防止所述输出构件24的自动返回运动(automatic returnmovement)。这是由于事实：在所述弹簧32与固定管34之间的摩擦防止所述输出构件24相对于所述固定管34的自动返回旋转，从而所述弹簧32将通过所述固定管34顺应(accommodate)所述扭矩。
当致动被完成时，所述驱动电流被切断，从而导致由所述电驱动装置22供应的零扭矩。所述返回旋转弹簧28然后将被允许向后旋转所述驱动构件26及所述电驱动装置22，这也引起所述调节杯30的一相应旋转运动(corresponding rotational movement)。所述调节杯30不仅围绕所述驱动构件26，而且围绕所述输出构件24，并且延伸作为围绕这两个构件24、26的一套筒(sleeve)。如已被提到的，所述调节杯30的一个端部被可旋转固定到所述驱动构件26。相对的端部30b具有一圆形形状，如图3所示。此圆形端部30b具有它的圆周被轴向切除的一部分，使得此端部30b的外围的一第一部分30c具有比所述外围的另一部分30d稍微更大的一轴向长度。所述两个部分30c-30d被布置成彼此相邻并且一起形成整个圆形外围，这意谓着两个轴向边缘30e被形成在所述两个部分30c-30d之间的界面处。所述调节杯30的圆形端部30b的所述轴向长度及直径的尺寸被确定(dimensioned)，使得一轴向端部30e可以与所述弹簧32的一径向突出的端部(radial protruding end)32b接触。
随着所述调节杯30向后旋转，所述轴向端部30e将最终接触并推动所述弹簧32的所述径向端部32b，从而致使它的离合器功能为打开(open)，从而所述输出构件24向后旋转。
本文所述的诸多实施例允许一非常简单但坚固且可靠的电致动器，其允许用于：i) 当驱动电流为零时，所述输出构件24的自动返回运动，及ii) 将所述输出构件24保持在其致动位置所需的驱动电流显著减小。

Claims (9)

1.一种电致动器(20)，其特征在于：包括：
一电驱动装置(22)；及
一驱动构件(26)，所述驱动构件(26)在激活所述电驱动装置(22)时被旋转驱动，
一输出构件(24)通过一第一弹簧(28)在所述输出构件(24)与所述驱动构件(26)之间形成的一单向离合器被旋转连接到所述驱动构件(26)，其中所述第一弹簧(28)的第一端部被固定到所述输出构件(24)，及
一第二弹簧(32)被连接到所述输出构件(24)并被夹在一固定管(34)形成的一静止壳体的一部分周围，所述第二弹簧(32)从而在所述输出构件(24)与所述固定管(34)之间形成一单向离合器；
其中所述电致动器(20)还包括一调节杯(30)，所述调节杯(30)被配置成通过推动所述第二弹簧(32)的一径向端部(32b)以与所述第二弹簧(32)接合，致使其离合器功能打开以将所述输出构件(24)从所述固定管(34)断开；及
其中所述第一弹簧的第二端部被固定到所述驱动构件及所述调节杯。
2.根据权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于：所述驱动构件(26)及所述输出构件(24)被同轴布置。
3.根据权利要求1或2所述的电致动器(20)，其特征在于：所述调节杯(30)围绕所述驱动构件(26)及所述输出构件(24)。
4.根据权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于：所述第二弹簧(32)在所述输出构件(24)与所述固定管(34)连接的一空转位置及所述输出构件(24)从所述固定管(34)断开的一打开位置之间是可操纵的。
5.根据权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于：所述第一弹簧(28)被配置成当所述第二弹簧(32)被操纵到在所述输出构件(24)与所述固定管(34)之间的所述单向离合器的一打开位置对应的一位置时提供所述输出构件(24)的一自动返回旋转。
6.根据权利要求1所述的电致动器(20)，其特征在于：所述调节杯(30)具有一圆形端部(30b)，所述圆形端部(30b)位于所述第二弹簧(32)的一径向突出的端部(32b)的轴向位置处，并且至少一个轴向边缘(30e)被配置成在所述调节杯(30)旋转时推动所述第二弹簧(32)的所述径向突出的端部(32b)。
7.根据权利要求6所述的电致动器(20)，其特征在于：所述圆形端部(30b)的所述轴向边缘(30e)由在所述圆形端部(30b)的一轴向较长部分(30c)与所述圆形端部(30b)的一轴向较短部分(30d)之间的一界面形成。
8.一种离合器(9a-9b)，其特征在于：包括根据权利要求1至7任一项所述的电致动器(20)。
9.一种车辆(1)，其特征在于：包括至少一个根据权利要求8所述的离合器(9a-9b)。
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