機(jī)電式撐桿和允許及防止車輛的閉合構(gòu)件的運(yùn)動的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種機(jī)電式撐桿和一種使車輛的閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間移動的方法。機(jī)電式撐桿包括動力驅(qū)動單元，該動力驅(qū)動單元包括馬達(dá)、導(dǎo)螺桿、行星齒輪組以及機(jī)電式制動組件，該行星齒輪組將馬達(dá)操作性地連接至導(dǎo)螺桿。機(jī)電式撐桿還包括伸縮單元，該伸縮單元包括用于將導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成伸縮單元的線性運(yùn)動的驅(qū)動螺母和可伸展管。機(jī)電式制動組件能夠選擇性地在接合狀態(tài)與斷開接合狀態(tài)之間移動，導(dǎo)螺桿在接合狀態(tài)中被防止旋轉(zhuǎn)以防止動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動，導(dǎo)螺桿在斷開接合狀態(tài)中被允許旋轉(zhuǎn)以允許動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。
【專利說明】機(jī)電式撐桿和允許及防止車輛的閉合構(gòu)件的運(yùn)動的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2015年4月24日提交的序列號為62/152，256的美國臨時申請的權(quán)益，該美國臨時申請的全部內(nèi)容通過參引并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開總體上涉及用于打開及關(guān)閉機(jī)動車的閉合構(gòu)件的機(jī)電式撐桿，并且更具體地涉及包括馬達(dá)并具有機(jī)電式制動器的機(jī)電式撐桿，其中，該馬達(dá)以可操作的方式聯(lián)接成驅(qū)動導(dǎo)螺桿，該機(jī)電式制動器便于保持導(dǎo)螺桿處于以可釋放的方式固定的位置。
【背景技術(shù)】
[0004]本部分提供了背景信息，其不一定是與本公開相關(guān)的發(fā)明構(gòu)思的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005]諸如舉升門和側(cè)門之類的機(jī)動車閉合構(gòu)件提供了通向車輛的內(nèi)部區(qū)域一一例如，掀背車、貨車和其他多用途運(yùn)載車的貨物區(qū)域一一的方便入口。通常，舉升門或側(cè)門為手動操作的并且需要人力來使舉升門或車門在打開位置與關(guān)閉位置之間移動。根據(jù)舉升門或車門的尺寸和重量，這種力對于某些用戶來說會比較困難。此外，手動打開或關(guān)閉舉升門或側(cè)門會很不方便，特別是當(dāng)用戶的手都被占用時更是如此。
[0006]已嘗試減少打開及關(guān)閉舉升門或側(cè)門的力和不便。用于舉升門的一個解決方案是將氣壓撐桿(gas strut)一一也被稱為主軸一一樞轉(zhuǎn)地安裝至車輛車身和舉升門兩者，從而減少打開舉升門所需要的力。然而，氣壓撐桿還阻礙了關(guān)閉舉升門的努力，這是因?yàn)閾螚U在舉升門關(guān)閉時重新增壓，從而增加了所需要的力。此外，氣壓撐桿的效能根據(jù)環(huán)境溫度而改變。此外，氣壓撐桿的使用仍然要求手動地打開及關(guān)閉舉升門。
[0007]用于打開及關(guān)閉車輛舉升門的自動動力閉合系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是公知的并且通常包括動力致動器，該動力致動器能夠操作成直接對舉升門施加力以能夠?qū)崿F(xiàn)該舉升門的打開及關(guān)閉。例如，美國專利N0.6,516,567公開了一種與氣壓撐桿串聯(lián)地工作的動力致動器。該動力致動器包括安裝在通過離合器聯(lián)接至柔性旋轉(zhuǎn)電纜的車輛車身內(nèi)的馬達(dá)。柔性旋轉(zhuǎn)電纜驅(qū)動樞轉(zhuǎn)地安裝至車輛車身和舉升門兩者的可伸展的撐桿。因此，馬達(dá)可以方便地升高及降低舉升門而不需要人力。能夠操作成與馬達(dá)接合及斷開接合的控制器單元可以連接至遠(yuǎn)程密鑰卡按鈕或乘客室中的按鈕，從而提供附加的便利。然而，這種類型的動力致動器也不是沒有其缺點(diǎn)的。具體地，動力致動器包括多個部件，所述多個部件中的每個部件均需要單獨(dú)地組裝和安裝至車輛，從而增加了成本。車輛車身必須專門設(shè)計成提供用以容置馬達(dá)的空間。由于可用的空間有限，因此馬達(dá)較小并且需要?dú)鈮簱螚U的幫助。此外，由于動力致動器設(shè)計成與氣壓撐桿串聯(lián)地工作，因此氣壓撐桿的效能仍然會由于溫度而改變。因此，所設(shè)置的馬達(dá)必須平衡成通過來自氣壓撐桿的不同程度的機(jī)械幫助來提供適當(dāng)量的動力。
[0008]美國公開N0.US 2004/0084265公開了與氣壓撐桿串聯(lián)地工作的動力致動器的不同示例和機(jī)電式動力致動器的若干個替代性示例。這些機(jī)電式動力致動器包括電動馬達(dá)和減速齒輪組，該減速齒輪組經(jīng)由柔性旋轉(zhuǎn)電纜聯(lián)接至第二齒輪組，該第二齒輪組又經(jīng)由滑動離合器聯(lián)接至可旋轉(zhuǎn)的活塞桿。活塞桿的旋轉(zhuǎn)使得主軸傳動機(jī)構(gòu)使適于樞轉(zhuǎn)地安裝至車輛車身和舉升門中的一者的可伸展的撐桿平移。滑動離合器用于允許活塞桿在對舉升門施加超過該舉升門的預(yù)加載荷的扭矩時相對于齒輪組旋轉(zhuǎn)以適應(yīng)舉升門的手動操作而不損壞機(jī)電式動力致動器。更具體地，滑動離合器將齒輪組以可釋放的方式聯(lián)接至活塞桿，由此在常規(guī)操作期間提供了對舉升門的動力式打開及關(guān)閉。然而，當(dāng)給可伸展的撐桿一一該可伸展的撐桿響應(yīng)于舉升門的過度或?yàn)E用的手動操作而試圖反向驅(qū)動主軸傳動機(jī)構(gòu)一一施加高水平的力時，滑動離合器暫時釋放活塞桿與齒輪組之間的傳動連接以避免對系統(tǒng)的機(jī)械損壞。在動力致動器中安裝有用以提供抵抗舉升門的重量的平衡力的螺旋壓縮彈簧，這進(jìn)一步增大了組件的尺寸和重量。
[0009]美國公開N0.US 2012/0000304公開了一種用于使行李箱蓋和舉升門在打開位置與關(guān)閉位置之間移動的動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)的若干個實(shí)施方式。該動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)具有采用電動馬達(dá)驅(qū)動的蝸桿齒輪組(worm gearset)以使外螺紋式起重螺旋旋轉(zhuǎn)從而使可伸展的撐桿平移的偏移構(gòu)型。在蝸桿齒輪組的輸出齒輪與可旋轉(zhuǎn)的起重螺旋之間設(shè)置有滑動離合器。此夕卜，在馬達(dá)輸出軸與蝸桿齒輪組的蝸桿之間設(shè)置有聯(lián)接器單元。聯(lián)接器單元包括第一聯(lián)接器構(gòu)件、第二聯(lián)接器構(gòu)件和彈性星形輪，其中，該第一聯(lián)接器構(gòu)件固定成用于與蝸桿軸一起旋轉(zhuǎn)，該第二聯(lián)接器構(gòu)件固定成用于與馬達(dá)輸出軸一起旋轉(zhuǎn)，該彈性星形輪被相間錯雜在從第一聯(lián)接器構(gòu)件和第二聯(lián)接器構(gòu)件延伸的指狀件之間。彈性聯(lián)接器提供第一聯(lián)接器構(gòu)件與第二聯(lián)接器構(gòu)件之間的軸向和周向隔離并且用于吸收馬達(dá)軸與蝸桿軸之間的瞬態(tài)沖擊載荷或扭轉(zhuǎn)沖擊載荷。
[0010]盡管當(dāng)前已知的機(jī)電式驅(qū)動機(jī)構(gòu)為了其預(yù)期目的而令人滿意地運(yùn)行，但是仍期望用于打開及關(guān)閉機(jī)動車的諸如提升門和側(cè)門之類的閉合構(gòu)件的改進(jìn)的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本部分提供了本公開的總體概述而不是其全部范圍或其所有特征、方面或目的的全面公開。
[0012]本公開的方面提供了一種改進(jìn)的機(jī)電式撐桿，其用于機(jī)動車輛的動力閉合系統(tǒng)，以對閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間的運(yùn)動和制動進(jìn)行控制。
[0013]本公開的相關(guān)方面提供了一種改進(jìn)的機(jī)電式撐桿，以應(yīng)用于機(jī)動車輛的動力舉升門系統(tǒng)或側(cè)門系統(tǒng)的控制運(yùn)動和制動中。
[0014]本公開的另一方面提供了這樣一種機(jī)電式撐桿，其包括馬達(dá)，該馬達(dá)布置成與齒輪箱和導(dǎo)螺桿以可操作的方式連接以驅(qū)動齒輪箱和導(dǎo)螺桿，該撐桿還包括機(jī)電式制動器，以選擇性地防止導(dǎo)螺桿被驅(qū)動成保持該導(dǎo)螺桿處于以可釋放的方式固定的位置中。
[0015]撐桿的機(jī)電式制動器包括第一摩擦板、第二摩擦板、彈簧構(gòu)件以及電線圈，其中，第一摩擦板以可操作的方式聯(lián)接至馬達(dá)軸以與馬達(dá)軸共同旋轉(zhuǎn)。制動器具有正常的“接通位置”，其中，線圈彈簧使第二摩擦板偏置成與第一摩擦板接觸，使得第二摩擦板防止第一摩擦板和馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn)，這進(jìn)而防止齒輪箱和導(dǎo)螺桿的運(yùn)動。因此，通過保持導(dǎo)螺桿處于固定位置，機(jī)電式制動器在處于“接通位置”的同時防止相關(guān)聯(lián)的車輛閉合構(gòu)件的運(yùn)動。
[0016]為了使導(dǎo)螺桿從固定位置移動至新位置以例如至少部分地打開或關(guān)閉舉升門或側(cè)門，電線圈被賦能以產(chǎn)生磁場。磁力拉動第二摩擦板而脫離與第一摩擦板的接觸。馬達(dá)也被賦能，使得第一摩擦板和馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動齒輪箱并且因此驅(qū)動導(dǎo)螺桿至新位置。
[0017]本發(fā)明的其他方面包括一種制造機(jī)電式撐桿的方法和一種利用機(jī)電式撐桿打開、關(guān)閉以及保持車輛閉合構(gòu)件處于固定位置的方法。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使車輛的閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間移動的機(jī)電式撐桿，該機(jī)電式撐桿包括動力驅(qū)動單元，該動力驅(qū)動單元以可操作的方式連接至閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的一者。動力驅(qū)動單元包括具有內(nèi)表面的殼體，該內(nèi)表面界定沿著中心軸線在相對的第一端部與第二端部之間延伸的腔。在腔中固定有馬達(dá)，在腔中設(shè)置有導(dǎo)螺桿，行星齒輪組將馬達(dá)的馬達(dá)軸操作性地連接至導(dǎo)螺桿，并且機(jī)電式制動組件被操作性地連接至馬達(dá)軸。機(jī)電式撐桿還包括伸縮單元，該伸縮單元以可操作的方式連接至閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的另一者。伸縮單元包括至少部分地被接納在殼體的腔中的可伸展管，并且伸縮單元還包括驅(qū)動螺母，用于將導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成伸縮單元的線性運(yùn)動以使該伸縮單元在相對于殼體的縮回位置與相對于該殼體的伸出位置之間移動。機(jī)電式制動組件能夠選擇性地在接合狀態(tài)與斷開接合狀態(tài)之間移動。馬達(dá)軸和導(dǎo)螺桿在機(jī)電式制動組件處于接合狀態(tài)時被防止旋轉(zhuǎn)以防止動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。馬達(dá)軸和導(dǎo)螺桿在機(jī)電式制動組件處于斷開接合狀態(tài)時被允許旋轉(zhuǎn)以允許動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，機(jī)電式制動組件具有以可操作的方式連接至電流源的線圈組件。機(jī)電式制動組件在線圈組件通過電流的消失而被去能時保持處于接合狀態(tài)，并且機(jī)電式制動組件在線圈組件被選擇性地通過電流賦能時被選擇性地移動至斷開接合狀態(tài)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，機(jī)電式制動組件包括第一摩擦板和第二摩擦板。第一摩擦板和第二摩擦板在線圈組件被去能時被偏置成彼此摩擦接合，并且第一摩擦板和第二摩擦板在線圈組件被選擇性地賦能時借助由線圈組件發(fā)出的磁力而移動成脫離彼此的摩擦接合。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，機(jī)電式制動組件包括彈簧構(gòu)件，該彈簧構(gòu)件在線圈組件被去能時將第一摩擦板和第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合，而在線圈組件被賦能時，彈簧力被克服以允許第一摩擦板和第二摩擦板脫離彼此的摩擦接合。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，伸縮單元的可伸展管為單個壁式管并且不包括平衡彈簧構(gòu)件。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種通過所提供的機(jī)電式撐桿而允許及防止車輛的閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間移動的方法。該機(jī)電式撐桿具有動力驅(qū)動單元和伸縮單元，其中，該動力驅(qū)動單元操作性地連接至閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的一者，該動力驅(qū)動單元包括馬達(dá)、導(dǎo)螺桿、行星齒輪組、機(jī)電式制動組件，該行星齒輪組將馬達(dá)的馬達(dá)軸操作性地連接至導(dǎo)螺桿，該機(jī)電式制動組件以可操作的方式連接至馬達(dá)軸，該伸縮單元以可操作的方式連接至閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的另一者，該伸縮單元具有可伸展管和驅(qū)動螺母，驅(qū)動螺母用于將導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成該伸縮單元的線性運(yùn)動以使該伸縮單元在縮回位置與伸出位置之間移動。該方法包括:選擇性地命令機(jī)電式制動組件移動至接合狀態(tài)以防止馬達(dá)軸和導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)并且防止動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動，以及選擇性地命令機(jī)電式制動組件移動至斷開接合狀態(tài)以允許馬達(dá)軸和導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)并允許動力驅(qū)動單元與伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括使機(jī)電式制動組件的線圈組件被去能以保持機(jī)電式制動組件處于接合狀態(tài)以及通過電流使機(jī)電式制動組件的線圈組件被賦能以使機(jī)電式制動組件移動至斷開接合狀態(tài)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括在線圈組件被去能時使機(jī)電式制動組件的第一摩擦板和第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合以及在線圈組件被賦能時借助自線圈組件發(fā)出的磁力而使第一摩擦板和第二摩擦板移動成脫離彼此的摩擦接合。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括在線圈組件被去能時通過彈簧構(gòu)件使機(jī)電式制動組件的第一摩擦板和第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還包括在經(jīng)由來自電子控制單元的指令而選擇性地使線圈組件被賦能時使第二摩擦板在磁力的作用下軸向地移動離開第一摩擦板。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法還可以包括將伸縮單元的可伸展管設(shè)置為不具有平衡彈簧構(gòu)件的單個管。
[0029]這些和其他替代性實(shí)施方式涉及提供一種用于機(jī)動車輛的動力閉合系統(tǒng)中的機(jī)電式撐桿，該機(jī)電式撐桿呈緊湊布置且具有包括附加的保持力的改善的操作。
[0030]根據(jù)本文中所提供的描述，其他的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊妹黠@。本概述中的描述和具體示例意在僅出于說明的目的而非限定本公開的范圍。
【附圖說明】
[0031 ]現(xiàn)在將僅通過示例、參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，在附圖中:
[0032]圖1是具有閉合系統(tǒng)的機(jī)動車輛的立體圖:該閉合系統(tǒng)被示出為動力舉升門一一例如配備有至少一個動力舉升門，并且被不出為一對機(jī)電式撐桿，所述一對機(jī)電式撐桿中的至少一者根據(jù)本公開的教示構(gòu)造；
[0033]圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一方面構(gòu)造的圖1的機(jī)電式撐桿的側(cè)視圖；
[0034]圖2B是根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的機(jī)電式撐桿的側(cè)視圖；
[0035]圖2C是圖2A和圖2B的機(jī)電式撐桿的側(cè)視圖，其中，外殼體被從機(jī)電式撐桿移除；
[0036]圖2D是大致沿著圖2A的機(jī)電式撐桿的縱向中心軸線截取的橫截面圖；
[0037]圖3是圖2A和圖2B的機(jī)電式撐桿的馬達(dá)和制動組件的分解立體圖；
[0038]圖4A是圖2A和圖2B的機(jī)電式撐桿的制動組件被示出處于接合位置的放大橫截面?zhèn)伞鰣D；以及
[0039]圖4B是圖2A和圖2B的機(jī)電式撐桿的制動組件被示出處于斷開接合位置的放大橫截面?zhèn)纫晥D。
【具體實(shí)施方式】
[0040]車輛一一特別是客運(yùn)車輛一一配備有用于提供在車輛車身的限定部分內(nèi)以及穿過所述限定部分的開口、通道和入口的可移動的閉合板。為了增加操作員的便利，許多車輛現(xiàn)在配備有用以對所有類型的閉合板一一包括但不限于艙口舉升門、側(cè)門、行李箱蓋和引擎罩蓋(hood deck lid),滑動門和鉸接門、天窗等一一的運(yùn)動進(jìn)行自動控制的動力操作閉合系統(tǒng)。出于描述清楚的目的，在本文中在動力舉升門或側(cè)門的背景下對本公開進(jìn)行描述。然而，在結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)的描述時，將變得明顯的是，本公開的發(fā)明構(gòu)思可以應(yīng)用至許多其他的系統(tǒng)和應(yīng)用，因此，本文中所描述和所示出的【具體實(shí)施方式】意在是示例性的而非限制性的。
[0041]在這方面，本公開總體上涉及具有動力操作式驅(qū)動機(jī)構(gòu)的機(jī)電式撐桿，該動力操作式驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括殼體、電動馬達(dá)、由電動馬達(dá)驅(qū)動的減速齒輪組、可旋轉(zhuǎn)的動力螺桿、以可操作的方式設(shè)置在齒輪組與動力螺桿之間的聯(lián)接裝置、以及能夠相對于殼體線性地平移的可伸展構(gòu)件。
[0042]現(xiàn)在參照圖1，機(jī)電式撐桿10的實(shí)施方式被示出為安裝至機(jī)動車輛11。機(jī)電式撐桿10包括動力驅(qū)動單元12和也被稱為伸縮單元16的可伸展構(gòu)件，其中，動力驅(qū)動單元12包封在下文中被簡單地稱為殼體14的上部外殼體或管中，伸縮單元16包封在下文中被簡單地稱為可伸展管18的下部外殼體或管中。第一樞軸安裝件20--例如，固定至撐桿10的第一端部22的1mm球頭螺栓，僅為示例而非限制一一樞轉(zhuǎn)地安裝至車輛車身的與車輛11中的內(nèi)部貨物區(qū)域相鄰的部分。第二樞軸安裝件24——例如，固定至撐桿10的第二端部26的1mm球頭螺栓，僅為示例而非限制一一樞轉(zhuǎn)地安裝至車輛11的舉升門28—一僅為示例而非限制。
[0043]機(jī)電式撐桿10以緊湊的、降低重量的布置一一例如通過具有最小數(shù)目的部件和減小的外徑或橫截面積一一提供了改進(jìn)的操作。撐桿10包括馬達(dá)-齒輪組件30，馬達(dá)-齒輪組件30包括馬達(dá)32、也被稱為行星齒輪組34的齒輪箱、以及也被稱為導(dǎo)螺桿36的動力螺桿。提供具有緊湊的、降低重量的布置的機(jī)電式撐桿10的能力至少部分地通過在下文中被簡單地稱為制動器38的一體式機(jī)電式制動組件提供。當(dāng)制動器38處于其也被稱為“接通位置”或“接合狀態(tài)”的正常閉合位置時，制動器38提供了附加的保持力以保持動力驅(qū)動單元12和伸縮單元16相對于彼此處于軸向固定的位置或大致固定的位置。相反地，當(dāng)制動器38選擇性地移動至也被稱為“斷開位置”或“斷開接合狀態(tài)”的打開位置時，伸縮單元16能夠相對于動力驅(qū)動單元12軸向地移動至新的軸向位置，以例如打開或關(guān)閉車輛11的舉升門24或側(cè)門一一作為示例而非限制。
[0044]總體上，本公開的機(jī)電式撐桿10或撐桿10的制動器38可以用來代替在于2014年11月24日提交的美國臨時專利申請n0.62/083419、于2015年I月29日提交的美國臨時專利申請n0.62/109157、于2015年8月12日提交的美國臨時專利申請n0.62/204，154、于2015年6月15日提交的美國專利申請n0.14/750，042以及于2015年11月11日提交的美國專利申請n0.14/938，156中所公開的機(jī)電式撐桿或者分別與這些機(jī)電式撐桿結(jié)合，這些專利申請的全部內(nèi)容都通過參引并入本文。這些專利申請使本公開的機(jī)電式撐桿10的各個部件相對于彼此如何起作用和本公開的撐桿10如何能夠結(jié)合到車輛應(yīng)用中變得清楚。
[0045]圖2A至圖2D中所示出的機(jī)電式撐桿1包括若干個特征和若干個特征的省略，這些特征有助于撐桿10的改進(jìn)的操作、降低的重量以及緊湊的設(shè)計。除了包括機(jī)電式制動器38—一機(jī)電式制動器38提供了附加的期望保持力以選擇性地防止動力驅(qū)動單元12與伸縮單元16之間的相對運(yùn)動一一以外，示例性撐桿10不需要諸如線圈彈簧之類的平衡彈簧構(gòu)件，在【背景技術(shù)】中所論述的撐桿的伸縮單元內(nèi)或在其周圍通常布置有平衡彈簧構(gòu)件。平衡彈簧的省略提供了構(gòu)造具有減小的直徑和/或橫截面積的機(jī)電式撐桿10的能力，由此允許減小撐桿10的重量，由于撐桿10的最小化的包裝尺寸和平衡彈簧的材料的省略、以及將減少的外部包裹物，由此產(chǎn)生了緊湊的設(shè)計。
[0046]如圖2A和圖2D中所示，外殼體14具有帶外表面40和內(nèi)表面46的管狀壁，外表面40沿著縱向軸線A在相對的第一端部42與第二端部44之間延伸，內(nèi)表面46界定腔或室48，腔或室48定尺寸成將馬達(dá)-齒輪組件30至少部分地接納在其中。馬達(dá)32和行星齒輪組34坐置在室48內(nèi)。導(dǎo)螺桿36設(shè)置在伸縮單元16內(nèi)并且聯(lián)接至動力驅(qū)動單元12的輸出軸50。在所示出的實(shí)施方式中，行星齒輪組34——其本身在本領(lǐng)域中是已知的——作為示例而非以限制的方式提供大致20:1的齒輪減速比。齒輪組34可以如通過參引并入本文的上述參考文獻(xiàn)中的任意參考文獻(xiàn)中所描述的方式設(shè)置，并且可以設(shè)置成具有任何期望的齒輪減速比。動力驅(qū)動單元12具有聯(lián)接件52，聯(lián)接件52使動力單元12能夠與伸縮單元16快速且容易地附接。在第一示例性實(shí)施方式中，外殼體14的管狀壁包括接合在一起的一對圓筒狀的管，然而，如圖2B中一一圖2B示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面構(gòu)造的機(jī)電式撐桿10’一一所示出的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，如果需要，殼體14’的管狀壁可以設(shè)置為單一的管狀構(gòu)件，而其他的都相同或大致相同。馬達(dá)32和齒輪組34沿著軸線A定位在導(dǎo)螺桿36與機(jī)電式制動組件38之間，使得制動組件38設(shè)置在馬達(dá)32與殼體14的第一端部42之間，并且使得馬達(dá)32設(shè)置在齒輪組34與機(jī)電式制動組件38之間。替代性地，如本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮本文中的公開內(nèi)容的情況下將能認(rèn)識到的，如果需要，機(jī)電式制動組件38可以安裝在馬達(dá)22和齒輪箱24的相對側(cè)上。
[0047]伸縮單元16包括單個壁式可伸展管18，可伸展管18沿著縱向軸線A在相對的第一端部54與第二端部56之間延伸并且具有內(nèi)表面58，內(nèi)表面58界定腔或室60，腔或室60定尺寸成以存在間隙的方式接納導(dǎo)螺桿36?？缮煺构?8的一個端部54例如經(jīng)由用于使部件相互連接的配合螺旋螺紋一一該配合螺旋螺紋僅作為示例而非限制一一剛性地連接至第二樞軸安裝件24。
[0048]可伸展管18具有驅(qū)動螺母62，驅(qū)動螺母62例如經(jīng)由作為示例而非限制的壓配合和/或結(jié)合固定于其中或者鉚接連接的方式而固定地安裝在可伸展管18的室60中，并與可伸展管18的第二端部56相鄰。驅(qū)動螺母62與導(dǎo)螺桿36螺紋地聯(lián)接以將導(dǎo)螺桿36的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成伸縮單元16沿著撐桿10的縱向中心軸線A的線性運(yùn)動。為了便于引導(dǎo)，伸縮單元16沿著軸線A與殼體14呈大體上同心的關(guān)系，環(huán)形的、低摩擦的耐磨套筒64可以經(jīng)由任何適當(dāng)?shù)墓潭C(jī)構(gòu)與導(dǎo)螺桿36的端部63相鄰地固定。耐磨套筒64保持相對于導(dǎo)螺桿36軸向地固定并且便于在可伸展管18響應(yīng)于驅(qū)動螺母62沿著導(dǎo)螺桿36的外部陽螺紋的軸向運(yùn)動而軸向地平移時對可伸展管18的平滑的軸向運(yùn)動進(jìn)行引導(dǎo)。
[0049]如圖3的分解圖中最佳地示出的，機(jī)電式制動組件38包括制動殼體66，制動殼體66具有端部安裝面68和環(huán)形外壁70，環(huán)形外壁70被示出為大致圓筒形并且界定內(nèi)腔72，內(nèi)腔72定尺寸成大致接納制動組件38的各個部件。為了便于將制動組件38固定就位，端部安裝面68被示出為具有多個貫通開口 74，所述多個貫通開口 74用于接納穿過所述多個貫通開口74的緊固件，其中，所述緊固件可以作為示例而非以限制的方式設(shè)置為螺紋緊固件76以被螺紋地接納到馬達(dá)32的端部中(圖4A至圖4B)。制動組件38還包括也被稱為旋轉(zhuǎn)制動盤的第一摩擦板78、也被稱為非旋轉(zhuǎn)制動盤或滑動制動盤的第二摩擦板80、作為示例而非以限制的方式被示出為線圈彈簧82的彈簧構(gòu)件、也被稱為薄墊片的間隔件84、諸如線圈組件之類的電磁線圈組件86、以及線圈殼體88，電磁線圈組件86示例性地而非限制性地包括繞著繞線管89螺旋地卷繞的導(dǎo)電電線87并且構(gòu)造成與電流源以可操的方式電連通。
[0050]線圈殼體88具有環(huán)形外壁90和中央管狀柱92，中央管狀柱92沿著軸線A從端壁93延伸至自由端，其中，在壁90與柱92之間延伸有用以將線圈組件86接納在其中的圓環(huán)狀腔94。線圈組件86的繞線管89具有定尺寸成用于繞著接納柱92的外表面緊密地接納柱92的貫通開口或通道95，并且繞線管89定尺寸成用于被緊密地接納在線圈殼體88的腔94內(nèi)。如圖4A和圖4B中最佳地示出的，間隔件84設(shè)置在由管狀柱92的壁界定的腔或袋形區(qū)96中，使得間隔件84與端壁93抵接。彈簧構(gòu)件82靠著間隔件84設(shè)置在袋形區(qū)96中，其中，彈簧構(gòu)件82具有在彈簧構(gòu)件82處于非偏置的、軸向地減壓狀態(tài)時足以沿著軸線A從管狀柱92的自由端91向外軸向地延伸并且延伸超出自由端91的長度。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，間隔件84可以設(shè)置有期望的軸向厚度，以除了通過調(diào)節(jié)彈簧構(gòu)件82的彈簧常數(shù)以外還通過調(diào)節(jié)彈簧構(gòu)件82軸向地延伸超出柱92的自由端91多遠(yuǎn)來對彈簧構(gòu)件82施加至第二摩擦板80的力進(jìn)行調(diào)節(jié)。制動殼體66固定至馬達(dá)32和/或行星齒輪組34，第一摩擦板78以可操作的方式連接成用于諸如示例性地而限制性地經(jīng)由壓配合、經(jīng)由機(jī)械緊固件結(jié)合和/或固定的方式固定地附接至被示出為馬達(dá)32的馬達(dá)軸98的輸入端部或第一端部97的端部以與該端部共同旋轉(zhuǎn)，而被示出為馬達(dá)軸98的輸出端部或第二端部99的相對端部與行星齒輪組34操作性地固定地聯(lián)接，從而操作性地驅(qū)動行星齒輪組34的齒輪。第二摩擦板80設(shè)置在制動殼體66中、位于第一摩擦板78與彈簧構(gòu)件82之間，使得在完成組裝時、且在處于“接通位置”或“接合狀態(tài)”時，彈簧構(gòu)件82接合第二摩擦板80并且通過施力將第二摩擦板80偏置成與第一摩擦板78接觸。第二摩擦板80并非設(shè)置成用于繞軸線A旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而用于在于“接合”狀態(tài)與“斷開接合”狀態(tài)之間的運(yùn)動期間沿著軸線A滑動運(yùn)動。為了便于平滑的滑動運(yùn)動，第二摩擦板80被示出為具有用于與制動殼體外壁70的內(nèi)表面的緊密滑動接合的多個徑向向外延伸的突耳或耳狀部100。為了便于在第一摩擦板78和第二摩擦板80處于“接合狀態(tài)”的同時建立第一摩擦板78與第二摩擦板80之間的強(qiáng)的摩擦接合，第二摩擦板80被示出為具有由高摩擦系數(shù)材料形成的成形為環(huán)形的環(huán)形帶102，環(huán)形帶102固定在第二摩擦板80的端面中的環(huán)形槽104內(nèi)。因此，環(huán)形帶102從第二摩擦板80的端面軸向向外延伸以在處于“接合狀態(tài)”時與第一摩擦板78的端面摩擦接合。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，帶102可以根據(jù)需要而固定至第一摩擦板78、或者固定至第一摩擦板78和第二摩擦板80兩者，以獲得第一摩擦板78與第二摩擦板80之間的摩擦接合程度。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，可以將任何適當(dāng)?shù)母呦禂?shù)材料用于帶102，并且進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，第一摩擦板78和/或第二摩擦板80的端面可以根據(jù)需要為經(jīng)處理的表面或者另外地為粗糙化的表面，以便于提供第一摩擦板78與第二摩擦板80之間的高摩擦度，從而保持第一摩擦板78并且防止第一摩擦板78在處于“接合狀態(tài)”時旋轉(zhuǎn)。制動表面的領(lǐng)域中的技術(shù)人員在考慮本文中的公開內(nèi)容的情況下將容易地想到用于獲得第一摩擦板78與第二摩擦板80之間的制動狀況的許多機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)是可以想到的并且通過參引并入本文。
[0051 ] 如圖4A至圖4B中所示，電引線106從電子控制單元(ECU) 108延伸成與機(jī)電式撐桿10電連通，具體地為與馬達(dá)32的電子板電連通一一該電子板可以包括電源線和霍爾傳感器引線一一以及與機(jī)電式制動組件38的線圈組件86電連通。當(dāng)馬達(dá)32和制動器38經(jīng)由來自引線106的電流而被賦能時，制動器38移動至“斷開接合狀態(tài)”，并且馬達(dá)軸98繞軸線A旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動行星齒輪組34并且因此驅(qū)動導(dǎo)螺桿36，由此將驅(qū)動螺母62和可伸展管18軸向地驅(qū)動至不同的位置。例如，馬達(dá)軸98可以將伸縮單元16驅(qū)動至伸出位置以打開舉升門或側(cè)門。馬達(dá)軸56還可以將伸縮單元16驅(qū)動至縮回位置以關(guān)閉舉升門或側(cè)門。然而，制動器38通常處于“接合狀態(tài)”以防止馬達(dá)軸56、導(dǎo)螺桿36并且因此伸縮單元16的運(yùn)動。
[0052]當(dāng)機(jī)電式制動器38如圖4A中所示出的處于“接合狀態(tài)”時，例如當(dāng)舉升門28完全關(guān)閉或保持處于打開位置時，例如，線圈組件86通過去除供應(yīng)至線圈組件86的電流而被去能。因此，E⑶108不給制動器38的線圈組件86提供電流或能量，并且因此由彈簧構(gòu)件82給予的彈簧力將第二摩擦板80偏置成與第一摩擦板78摩擦接觸以防止第一摩擦板78并且因此馬達(dá)軸98繞軸線A旋轉(zhuǎn)。通過防止馬達(dá)軸98的旋轉(zhuǎn)，制動器38還防止了行星齒輪組34和導(dǎo)螺桿36的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。因此，撐桿10保持了在第一端部22與第二端部26之間延伸的固定長度。
[0053]為了使制動器38斷開接合并且使制動器38從“接合狀態(tài)”移動至“斷開接合狀態(tài)”以例如打開或關(guān)閉車輛11的舉升門28或側(cè)門，例如，信號或指令選擇性地發(fā)送至ECU 108。車輛11的用戶可以開始向ECU 108發(fā)送信號或指令以選擇性地釋放制動器38，并且因此允許舉升門28或車門自由地移動至新的位置，例如移動至打開或關(guān)閉位置。車輛11中或者與車輛11相關(guān)聯(lián)的密鑰卡、按鈕、傳感器或任何其他裝置都可以用來向ECU 108發(fā)送信號。ECU108—接收到信號，就通過引線(或多根引線)106向線圈組件86并且還向馬達(dá)32提供呈電流形式的能量。在經(jīng)由流動通過線繞組87的電流使電磁線圈組件86賦能的情況下，基于安培定律而產(chǎn)生磁場。磁場對第二摩擦板80施加磁力，該磁力足夠強(qiáng)大以克服彈簧構(gòu)件82的彈簧力，并且因此磁力拉動第二摩擦板80并且使第二摩擦板80軸向地滑動離開第一摩擦板78并與第一摩擦板78脫離接觸。通過第二摩擦板80與第一摩擦板78軸向地間隔開(圖4B)，制動器38進(jìn)入“斷開接合”狀態(tài)，由此允許第一摩擦板78、馬達(dá)軸98、行星齒輪組34以及導(dǎo)螺桿36在外部施加的適當(dāng)?shù)牧Φ淖饔孟滦D(zhuǎn)。因此，一旦第二摩擦板80與第一摩擦板78斷開接合，由ECU 108控制且提供至馬達(dá)32的能量使得馬達(dá)軸98和第一摩擦板78繞軸線A旋轉(zhuǎn)。由于第二摩擦板78不再與第一摩擦板80接觸，馬達(dá)軸98和第一摩擦板78能夠繞軸線A自由地旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)軸98因此驅(qū)動行星齒輪組34和導(dǎo)螺桿36，這又使得驅(qū)動螺母62和伸縮單元16沿著導(dǎo)螺桿36平移至期望的位置。例如，在舉升門28或車門關(guān)閉的情況下，馬達(dá)軸98可以驅(qū)動導(dǎo)螺桿36，因此使得驅(qū)動螺母62和固定至驅(qū)動螺母62的可伸展管18沿著軸線A軸向地移動至舉升門28或車門打開時所處的位置。在舉升門28或車門打開的情況下，馬達(dá)軸98可以驅(qū)動導(dǎo)螺桿36，因此使得驅(qū)動螺母62和固定至驅(qū)動螺母62的可伸展管18沿著軸線A軸向地移動至舉升門28或車門關(guān)閉時所處的位置。一旦舉升門28或車門到達(dá)打開位置、關(guān)閉位置、或其它預(yù)定的位置，就從ECU 108選擇性地發(fā)送信號以停止通過引線64至馬達(dá)32和線圈組件86的能量的供應(yīng)，由此使線圈組件86被去能，并且因此使得來自線圈組件86的磁力消失，由此使得第二摩擦板80在彈簧構(gòu)件82的偏置下移動成與第一摩擦板78摩擦接合。因此，制動器38再次進(jìn)入“接合狀態(tài)”以防止導(dǎo)螺桿36的旋轉(zhuǎn)并且保持撐桿10處于固定的長度，并且因此舉升門28或側(cè)門處于期望的位置。
[0054]本公開的撐桿10還可以手動地操作。當(dāng)執(zhí)行手動操作時，ECU108感測來自沿著撐桿10設(shè)置的反饋傳感器的運(yùn)動并且以與上述動力操作相同的方式釋放機(jī)電式制動器38。如果失去所有動力，例如如果車輛電池耗盡，則制動扭矩限制成允許滑動狀況的最大值。這將允許用大于正常的手動力打開或關(guān)閉舉升門28或車門。
[0055]本發(fā)明的上述實(shí)施方式意在為本發(fā)明的示例，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在不背離本發(fā)明的精神的情況下對本發(fā)明進(jìn)行改動和修改，這最終由與本公開相關(guān)的所允許的權(quán)利要求的最寬泛的解釋來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種機(jī)電式撐桿，所述機(jī)電式撐桿用于使車輛的閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間移動，所述機(jī)電式撐桿包括: 動力驅(qū)動單元，所述動力驅(qū)動單元以可操作的方式連接至所述閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的一者，所述動力驅(qū)動單元包括殼體、馬達(dá)、導(dǎo)螺桿、行星齒輪組以及機(jī)電式制動組件，其中，所述殼體具有界定沿著中心軸線在相對的第一端部與第二端部之間延伸的腔的內(nèi)表面，所述馬達(dá)固定在所述腔中，所述導(dǎo)螺桿設(shè)置在所述腔中，所述行星齒輪組將所述馬達(dá)的馬達(dá)軸以可操作的方式連接至所述導(dǎo)螺桿，所述機(jī)電式制動組件以可操作的方式連接至所述馬達(dá)軸； 伸縮單元，所述伸縮單元以可操作的方式連接至所述閉合構(gòu)件和所述機(jī)動車輛車身中的另一者，所述伸縮單元具有穿過所述殼體的所述第二端部至少部分地接納在所述腔中的可伸展管，并且所述伸縮單元具有驅(qū)動螺母，用于將所述導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述伸縮單元的線性運(yùn)動以使所述伸縮單元在相對于所述殼體的縮回位置與相對于所述殼體的伸出位置之間移動，并且 所述機(jī)電式制動組件能夠選擇性地在接合狀態(tài)與斷開接合狀態(tài)之間移動，所述馬達(dá)軸和所述導(dǎo)螺桿在所述機(jī)電式制動組件處于所述接合狀態(tài)時被防止旋轉(zhuǎn)從而防止所述動力驅(qū)動單元與所述伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動，所述馬達(dá)軸和所述導(dǎo)螺桿在所述機(jī)電式制動組件處于所述斷開接合狀態(tài)時被允許旋轉(zhuǎn)從而允許所述動力驅(qū)動單元與所述伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述機(jī)電式制動組件具有線圈組件，所述線圈組件以可操作的方式連接至電流源，所述機(jī)電式制動組件在所述線圈組件因沒有電流而被去能時保持處于所述接合狀態(tài)并且在所述線圈組件因電流而被賦能時保持處于所述斷開接合狀態(tài)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述機(jī)電式制動組件包括第一摩擦板和第二摩擦板，所述第一摩擦板和所述第二摩擦板在所述線圈組件被去能時被偏置成彼此摩擦接合，所述第一摩擦板和所述第二摩擦板在所述線圈組件被賦能時通過來自所述線圈組件的磁力而移動脫離彼此的摩擦接合。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述機(jī)電式制動組件包括彈簧構(gòu)件，所述彈簧構(gòu)件在所述線圈組件被去能時將所述第一摩擦板和所述第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述第一摩擦板固定成用于與所述馬達(dá)軸共同旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述第二摩擦板在所述磁力的作用下軸向地移動離開所述第一摩擦板。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述第二摩擦板不旋轉(zhuǎn)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述電流源由電子控制單元經(jīng)由電引線提供。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述馬達(dá)設(shè)置在所述機(jī)電式制動組件與所述行星齒輪組之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述伸縮單元的所述可伸展管為單個壁式管O11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電式撐桿，其中，所述伸縮單元不具有平衡彈簧構(gòu)件。12.—種通過機(jī)電式撐桿允許及防止車輛的閉合構(gòu)件在打開位置與關(guān)閉位置之間移動的方法，所述機(jī)電式撐桿具有動力驅(qū)動單元和伸縮單元，其中，所述動力驅(qū)動單元以可操作的方式連接至所述閉合構(gòu)件和機(jī)動車輛車身中的一者，所述動力驅(qū)動單元包括馬達(dá)、導(dǎo)螺桿、行星齒輪組、以及機(jī)電式制動組件，所述行星齒輪組將所述馬達(dá)的馬達(dá)軸以可操作的方式連接至所述導(dǎo)螺桿，所述機(jī)電式制動組件以可操作的方式連接至馬達(dá)軸，所述伸縮單元以可操作的方式連接至所述閉合構(gòu)件和所述機(jī)動車輛車身中的另一者，所述伸縮單元具有可伸展管和用于將所述導(dǎo)螺桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所述伸縮單元的線性運(yùn)動以使所述伸縮單元在縮回位置與伸出位置之間移動的驅(qū)動螺母，所述方法包括: 選擇性地命令所述機(jī)電式制動組件移動至接合狀態(tài)以防止所述馬達(dá)軸和所述導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)并且防止所述動力驅(qū)動單元與所述伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動，以及選擇性地命令所述機(jī)電式制動組件移動至斷開接合狀態(tài)以允許所述馬達(dá)軸和所述導(dǎo)螺桿旋轉(zhuǎn)并且允許所述動力驅(qū)動單元與所述伸縮單元之間的相對軸向運(yùn)動。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括使所述機(jī)電式制動組件的線圈組件被去能以保持所述機(jī)電式制動組件處于所述接合狀態(tài)，以及通過電流使所述機(jī)電式制動組件的所述線圈組件被賦能以使所述機(jī)電式制動組件移動至所述斷開接合狀態(tài)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述線圈組件被去能時使所述機(jī)電式制動組件的第一摩擦板和第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合，以及在所述線圈組件被賦能時通過來自所述線圈組件的磁力而使所述第一摩擦板和所述第二摩擦板移動成脫離彼此的摩擦接合。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述線圈組件被去能時通過彈簧構(gòu)件使所述機(jī)電式制動組件的所述第一摩擦板和所述第二摩擦板偏置成彼此摩擦接合。16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述第一摩擦板固定至所述馬達(dá)軸以與所述馬達(dá)軸共同旋轉(zhuǎn)。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在給所述線圈組件賦能時在所述磁力的作用下使所述第二摩擦板軸向地移動離開所述第一摩擦板。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將所述馬達(dá)布置在所述機(jī)電式制動組件與所述行星齒輪組之間。19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括將所述伸縮單元的所述可伸展管設(shè)置為單個管。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括將所述伸縮單元設(shè)置成不具有平衡彈簧構(gòu)件。
【文檔編號】E05F15/622GK106065752SQ201610251382
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月21日 公開號201610251382.4, CN 106065752 A, CN 106065752A, CN 201610251382, CN-A-106065752, CN106065752 A, CN106065752A, CN201610251382, CN201610251382.4
【發(fā)明人】朱布·萊昂納德, 博里什·M·曉金, 約瑟夫·朔伊林
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