CN114787582B - 用于机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性致动器，所述线性致动器的所述壳体(1)封围沿着纵向轴线以可移位的方式被导引的推杆(2)，并且所述线性致动器具有用于确定所述推杆(2)的位置的线性行程传感器(8)，所述传感器的壳体侧位置接收器(9)包括沿着所述纵向轴线延伸的接收器部段(10)，并且所述传感器的推杆侧位置发射器(11、18、21、25、28)与所述位置接收器(9)以无接触的方式相互作用。感应式线性行程传感器(8)具有由导电材料制成的位置发射器(11、18、21、25、28)，所述位置发射器的发射器轮廓(16)绕至少一个维度轴线弯曲。

Description

用于机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器

技术领域

本发明涉及线性致动器、特别是用于机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器，该线性致动器具有推杆，该推杆在壳体内部沿着纵向轴线以可移位的方式被导引。

背景技术

从DE102017208101 A1已知一种用于机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器。在壳体中沿着纵向轴线以可移位的方式被导引的推杆由电动马达驱动。在该应用中，推杆接合车轮承载件。

用于确定推杆的位置的磁感应式线性行程传感器设置有布置在壳体侧的位置接收器，该位置接收器包括沿着纵向轴线延伸的接收器部段。该接收器部段覆盖线性致动器的致动范围。线性行程传感器还设置有与推杆相关联并且被称为传感器脉冲发射器的位置发射器。位置发射器被设计为借助于膨胀元件附接至推杆的永磁体。

位置发射器所需的磁感应式线性行程传感器的磁体是昂贵的。在高的环境温度下，存在不期望的退磁的风险，例如在机动车辆的排气管靠近线性致动器并且磁体被加热至不允许的程度的情况下。磁体还必须使其磁极精确对准，以进行正确的测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种线性致动器，该线性致动器易于制造并且能够实现推杆的理想位置检测。

根据本发明，该目的通过如下线性致动器来实现。

线性致动器的壳体封围推杆，该推杆沿着纵向轴线以可移位的方式被导引。推杆穿过壳体并且在其端部处经由联接元件连接至支承车轮的可转向车轮承载件。通过移动推杆，车轮被转向至期望的位置。

对于根据本发明的机动车辆上的后桥转向装置中的线性致动器的应用，优选地使用电动马达，电动马达可以布置在壳体的内侧或外侧。电动马达与推杆之间的驱动连接优选地借助于齿形带驱动器和丝杠驱动器提供。丝杠驱动器将其螺母的旋转运动转化为其螺纹主轴的平移运动，螺纹主轴通常是推杆的一部分。

此外，设置有用于确定推杆的位置的感应式线性行程传感器。感应式传感器基本上利用位置接收器的电感进行工作。产生磁场并且位置发射器改变该场。该测量原理允许对路径和距离进行无接触且无磨损的测量。线圈通常作为振荡电路/振荡器的一部分发射磁场，这导致在经过的导电位置发射器中产生涡流。振荡电路的幅度和频率发生变化。如果使用若干线圈，则在此可以提高线性行程传感器的测量精度。

布置在壳体侧的位置接收器设置有接收器部段，该接收器部段可以设置有多个例如产生磁场的压印线圈。接收器部段平行于推杆布置并且覆盖对应于推杆的致动范围的测量范围。位置接收器产生磁场。

与位置接收器相互作用的也被称为目标的位置发射器与推杆相关联。例如，位置发射器可以由若干部分组成并且可以借助于例如支架固定至推杆。为了获得良好的位置检测，需要将位置发射器正确安装在推杆上。

位置发射器具有金属部段或者由金属制成，并且位置发射器是导电的，但是与磁感应式传感器的情况不同的是，位置发射器没有被磁化。如果位置发射器穿过位置接收器的接收器部段，则振荡电路的幅度和频率会发生变化，并且电感发生变化。基于这些变化，可以对推杆进行正确的位置检测。

推杆沿着其轴线移位，但是由于其结构设计，推杆可能会由于作用在推杆上的力而经历进一步的不希望的偏转。力经由马达与推杆之间的驱动连接被轴向地且横向地传输至推杆。推杆可以承受例如经由所连接的车轮承载件引入的外力。由于系统相关的原因，所有这些作用力都可能导致推杆在一个或更多个维度轴线上发生不期望的偏转。尽管位置发射器可以廉价地制造并且对加热不敏感，但是位置发射器相对于位置接收器的理想位置对于优化的测量结果而言是期望的。

避免推杆在每个维度轴线上的这种不希望的偏转在技术上是非常复杂的。本发明已经认识到的是，提供绕至少一个维度轴线弯曲的位置发射器的发射器轮廓是足够的。绕维度轴线的这种弯曲部适于推杆绕该维度轴线的可能的不期望的偏转。这消除了对防止推杆的任何不期望的偏转的复杂结构措施的需要。使位置发射器以适当的方式定形状是足够的。

例如，一块金属板可以用作位置发射器或目标，其可以被容易地定形状成期望的轮廓。

例如，如果预计绕横向于推杆和横向于传感器表面布置的维度轴线的最大的不希望的偏转，则为位置发射器设置有绕该维度轴线弯曲的发射器轮廓是足够的。优选地，该弯曲部在这种情况下是圆形的并且可以形成在筒形销上，该筒形销的面向接收器部段的端面及其圆形外周表面形成发射器轮廓。在这种情况下，发射器表面可以是平坦的并且平行于纵向轴线布置。

就更一般的情况而言，发射器轮廓可以由面向接收器部段的发射器表面和界定发射器表面的外周轮廓形成，其中，发射器表面和/或外周轮廓绕维度轴线中的一个或更多个维度轴线弯曲。

在预计推杆倾斜的情况下，外周轮廓可以绕横向于纵向轴线布置的维度轴线弯曲。弯曲部有助于下述事实：在推杆的这种倾斜下，传感器表面的区域中的距离变化明显更小，从而避免了对传感器的任何干扰。

在预计推杆绕其纵向轴线的不期望的偏转的情况下，如果发射器表面绕平行于纵向轴线的维度轴线弯曲，则是有利的。该维度轴线可以与推杆的纵向轴线重合，并且发射器表面可以被设计成部分筒形的。

发射器表面可以替代性地或附加地绕横向于纵向轴线布置的维度轴线弯曲。在后一种情况下，发射器表面被设计成凸冠状。在这种情况下，推杆的倾斜和绕其纵向轴线的旋转不会影响线性行程传感器的测量结果，或者仅在可忽略的程度上影响测量结果。

位置发射器可以具有从推杆横向突出的销，销的自由前端部设置有发射器轮廓。销可以是筒形的并且销的自由端面可以形成由圆形外周轮廓界定的平坦的或凸形的发射器表面。

销可以接合在线性行程传感器的壳体侧纵向凹槽中。根据应用，借助于轴承将销沿纵向方向导引在纵向凹槽中可能是有用的。

附图说明

下面参照总共22幅图中的七幅图对本发明进行更详细地说明。在附图中：

图1示出了穿过机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器的纵向截面，

图2示出了图1的一部分的放大图，

图3以横截面示出了图2的穿过线性致动器的一部分的放大图，

图4以立体图示出了作为单个部件的线性致动器的线性行程传感器的位置发射器，

图5示出了具有替代性位置发射器的线性致动器的线性行程传感器，

图6示出了图5的线性行程传感器的另一视图，

图7以立体图示出了具有替代性位置发射器的线性行程传感器，

图8示出了作为单个部件的图7的位置发射器，

图9以立体图示出了另一替代性位置发射器，

图10示出了具有图9的位置发射器的线性行程传感器，

图11示出了图10的线性行程传感器的另一视图，

图12以立体图示出了另一替代性位置发射器，

图13示出了具有图12的位置发射器的线性行程传感器，

图14示出了图13的线性行程传感器的另一视图，

图15以立体图示出了另一替代性位置发射器，

图16示出了具有图15的位置发射器的线性行程传感器，

图17示出了图16的线性行程传感器的另一视图，

图18以立体图示出了另一替代性位置发射器，

图19示出了具有图18的位置发射器的线性行程传感器，

图20示出了图19的线性行程传感器的另一视图，

图21示出了如图2中的具有替代性位置发射器的一部分的放大图，

图22以立体图示出了图21的位置发射器。

具体实施方式

图1示出了穿过机动车辆上的后桥转向装置的线性致动器的纵向截面。线性致动器具有壳体1，推杆2在该壳体中沿着纵向轴线以可移位的方式被导引。推杆2在壳体的端部处穿过壳体1，头部或叉形头部7旋拧到壳体上以容纳未示出的车轮控制臂。

电动马达3借助于在此未更详细示出的齿形带来驱动丝杠驱动器4，丝杠驱动器的螺母5由齿形带驱动旋转。螺母5与螺纹主轴6接合，螺纹主轴是推杆2的一部分。当螺母5旋转时，螺纹主轴6、即推杆2相对于壳体1沿着其纵向轴线移位。

设置有用于确定推杆2的位置的感应式线性行程传感器8（图2和图3）。壳体侧位置接收器9设置有沿着纵向轴线的接收器部段10。推杆侧位置发射器11与位置接收器9相互作用。固定至推杆2的位置发射器11在推杆2移位并扫过位置接收器9的接收器部段10的同时沿着纵向轴线移动。在接收器部段10的区域中容纳有多个线圈。接收器部段10产生磁场。位置发射器11由金属形成并且是导电的。当位置发射器11穿过接收器部段10时，振荡电路的幅度和频率发生变化。基于这些变化，可以对推杆2进行正确的位置检测。这种位置检测以无接触的方式进行。

图4至图6示出了具有位置发射器11的线性行程传感器8，在该示例性实施方式中，位置发射器具有大致环形的紧固部段12，该紧固部段被推到推杆2上并且用锁定螺母13固定。在紧固部段12的外圆周上，销14沿径向方向延伸并且突出到线性行程传感器8的纵向凹槽15中，位置接收器9的接收器部段10容纳在该纵向凹槽中。图5和图6清楚示出的是，销14具有其面向接收器部段10的自由端部。

销14设计成在其自由端部处弯曲且具有绕维度轴线的发射器轮廓16。发射器轮廓16在此由销14的外周轮廓和销14的自由前端部处的发射器表面17形成。在该示例中，维度轴线与推杆2的纵向轴线重合。发射器表面17的弯曲部是部分筒形的。在位置发射器11绕纵向轴线旋转的情况下，测量结果不受影响或者仅受到不明显的影响，因为该弯曲部至少大致平行于该旋转下的运动方向。

在其他示例性实施方式中，发射器轮廓16的形状有所不同。

图7和图8示出了变型，其中，位置发射器18形成为环19。环19以与环形的紧固部段相同的方式固定至推杆2。筒形侧表面形成发射器表面20，该发射器表面像先前描述的示例性实施方式的发射器表面一样是弯曲的。

图9至图11示出了具有位置发射器21的另一变型的线性行程传感器8，该位置发射器与第一示例性实施方式的位置发射器的不同之处仅在于，发射器表面22绕横向于纵向轴线且横向于销14的销轴线布置的维度轴线弯曲。该弯曲部是部分筒形的。如果推杆2绕该维度轴线倾斜，则测量结果不会受到影响或者仅受到不明显的影响，因为该弯曲部至少大致平行于该倾斜下的运动方向。

根据图12至图14的示例性实施方式示出了具有另一替代性位置发射器23的线性行程传感器，该位置发射器的冠状发射器表面24结合来自上述示例性实施方式的两个发射器表面17和22的弯曲部，并且以此方式补偿推杆2相对于测量结果的倾斜和旋转。

根据图15至图17的示例性实施方式示出了位置发射器25，该位置发射器与所有先前描述的示例性实施方式的不同之处在于，销14是筒形的，并且该位置发射器的发射器轮廓16由销的前端部处的平坦的发射器表面26和发射器表面26的圆形弯曲的外周轮廓27形成。外周轮廓27绕与销轴线重合的维度轴线布置。如果期望推杆2绕与销轴线大致重合的轴线倾斜，则该变型是有利的。

根据图18至图20的示例性实施方式示出了位置发射器28，该位置发射器与先前描述的示例性实施方式的不同之处在于，发射器表面29是凸冠状。发射器轮廓16由圆形外周轮廓27和拱状发射器表面29形成。

根据图21和图22的示例性实施方式与根据图15至图17的示例性实施方式的不同之处在于，筒形销14借助于设计为滚动轴承30的径向轴承31支承并且沿着纵向凹槽15的纵向壁被导引。

附图标记列表

1 壳体 2 推杆 3 电动马达 4 丝杠驱动器 5 螺母 6 螺纹主轴 7 叉形头部 8线性行程传感器 9 位置接收器 10 接收器部段 11 位置发射器 12 紧固部段 13 锁定螺母 14 销 15 纵向凹槽 16 发射器轮廓 17 发射器表面 18 位置发射器 19 环 20 发射器表面 21 位置发射器 22 发射器表面 23 位置发射器 24 发射器表面 25 位置发射器26 发射器表面 27 外周轮廓 28 位置发射器 29 发射器表面 30 滚动轴承 31 径向轴承。

Claims (10)

1.一种线性致动器，所述线性致动器的壳体（1）封围沿着纵向轴线以可移位的方式被导引的推杆（2），并且所述线性致动器具有用于确定所述推杆（2）的位置的线性行程传感器（8），所述传感器的壳体侧位置接收器（9）包括沿着所述纵向轴线延伸的接收器部段（10），并且所述传感器的推杆侧位置发射器（11、18、21、25、28）与所述位置接收器（9）以无接触的方式相互作用，其特征在于，所述接收器部段平行于所述推杆布置，感应式线性行程传感器（8）具有由导电材料制成的位置发射器（11、18、21、25、28），所述位置发射器的发射器轮廓（16）绕至少一个维度轴线弯曲，以适于所述推杆绕该维度轴线的可能的不期望的偏转。

2.根据权利要求1所述的线性致动器，所述线性致动器的所述发射器轮廓（16）由面向所述接收器部段（10）的发射器表面（17、20、22、24、26、29）和界定所述发射器表面的外周轮廓形成，其中，所述发射器表面和/或所述外周轮廓绕维度轴线中的一个或更多个维度轴线弯曲。

3.根据权利要求2所述的线性致动器，所述线性致动器的所述外周轮廓绕横向于所述纵向轴线布置的维度轴线弯曲。

4.根据权利要求3所述的线性致动器，所述线性致动器的所述发射器表面（17、20、22、24、26、29）设计成平坦的并且平行于所述纵向轴线布置。

5.根据权利要求2至4中的任一项所述的线性致动器，所述线性致动器的所述发射器表面（17、20、22、24、26、29）绕平行于所述纵向轴线的维度轴线弯曲。

6.根据权利要求2至4中的任一项所述的线性致动器，所述线性致动器的所述发射器表面（17、20、22、24、26、29）绕横向于所述纵向轴线布置的维度轴线弯曲。

7.根据权利要求2至4中的任一项所述的线性致动器，所述线性致动器的所述发射器表面（17、20、22、24、26、29）被设计成凸冠状。

8.根据权利要求1所述的线性致动器，所述线性致动器的所述位置发射器（11、18、21、25、28）具有从所述推杆（2）横向突出的销（14），所述销的自由前端部设置有所述发射器轮廓（16）。

9.根据权利要求8所述的线性致动器，所述线性致动器的筒形销（14）利用所述筒形销的自由端面形成由圆形外周轮廓（27）界定的所述发射器表面（17、20、22、24、26、29）。

10.根据权利要求9所述的线性致动器，所述线性致动器的所述销（14）接合在所述线性行程传感器（8）的壳体侧纵向凹槽（15）中并且借助于径向轴承（31）安装在所述纵向凹槽中。