TWI395888B - Automotive linear actuators - Google Patents

Description

車用線性致動裝置

本發明是有關於一種線性致動裝置，特別是指一種車用線性致動裝置。

現有的一種車用致動裝置，如應用於一方向機的電動輔助轉向系統，包括一電動馬達、一連接該電動馬達的減速機構，及一連接該減速機構的轉換機構，該電動馬達用以提供輔助動力，且具有一轉動軸、複數設置於該轉動軸的磁鐵、一環繞該轉動軸及該等磁鐵且具有複數定子齒件的定子單元，及複數環繞於該等定子齒件間的線圈，該減速機構具有皮帶與皮帶輪以提供出力放大之功能，該轉換機構用以提供旋轉轉平移之功能，且具有一導螺桿、滾珠、滾珠螺帽，及一轉向齒條，使用時，分別對該等線圈依序通電後，即可分別產生相對應的磁場，此時該定子單元分別相對應該等線圈的部位會形成相對應該等線圈的通電方向的磁極，而該等磁極會分別與位於該轉動軸的該等磁鐵分別產生相斥或相吸的效果，進而驅動該轉動軸轉動，並透過該減速機構放大輸出力，再經由該轉換機構將轉動的行程轉換為移動的行程，進而連動該轉向齒條，藉此，即可透過施加不同通電方向於該等線圈的方式來達到控制該轉向齒條移動的功效，進而產生線性之輔助力於轉向齒條上，而達成輔助轉向的目的。

然而，該車用致動裝置有元件數量多、結構複雜、成本高、組裝程序繁瑣及加工不易等缺點，此外，該等定子齒件於電驅動後易產生力矩漣波，而容易造成轉向齒條出力不平順之現象。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以降低成本、結構精簡、可輸出軸向出力，及可使力量輸出時更為平順的車用線性致動裝置。

於是，本發明車用線性致動裝置，應用於一包括一軸件的汽車系統，該車用線性致動裝置包含一定子單元，及一動子單元。

該定子單元包括一材質為非金屬且環繞一軸線的絕緣套管件、複數沿該軸線的延伸方向間隔設置地套設於該絕緣套管件的線圈，及一容置該絕緣套管件及該等線圈的殼體模組，該動子單元包括一穿設於該絕緣套管件並可沿該軸線相對該絕緣套管件移動且連接該軸件的移動桿，及複數沿該軸線的延伸方向間隔設置地套設於該移動桿的磁鐵。

本發明之功效在於：藉由該等線圈直接環繞於該動子單元的外圍，且透過非金屬的該絕緣套管件的設置後，能夠順利的驅動該移動桿，不僅結構簡單，安裝容易，更可以減少材料以降低成本，且無定子齒件的結構設計，還可使該移動桿能夠受到平順的軸向出力，而使輸出時的力量更為平順。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1、2、6，本發明車用線性致動裝置之該較佳實施例是應用於一汽車電動輔助轉向系統5，該汽車電動輔助轉向系統5包括一方向盤51、一連接該方向盤51的轉向機柱52、一連接並隨該轉向機柱52轉動的中間連動桿53、一安裝於該中間連動桿53的小齒輪件(圖未示)、二可隨該小齒輪件的轉動而沿一軸線L移動的軸件54(即俗稱的橫拉桿)、一連接於該中間連動桿53的扭力感測器55，及一電連接該扭力感測器55與該車用線性致動裝置的電子控制單元56(ECU)，該車用線性致動裝置包含一定子單元3，及一動子單元4。

參閱圖2、3、6，該定子單元3包括一材質為非金屬且環繞該軸線L的絕緣套管件31、複數沿該軸線L的延伸方向間隔設置地套設於該絕緣套管件31的線圈32，及一殼體模組33，該殼體模組33包括一容置該絕緣套管件31及該等線圈32的殼體部331，及一連接該殼體部331以供該汽車電動輔助轉向系統5裝設的機構固定部332，該機構固定部332具有一供該小齒輪件容置的小齒輪安裝孔333。於本實施例中，該絕緣套管件31的材質為尼龍。

參閱圖2、3、4，該絕緣套管件31具有一環繞該軸線L的環壁311、二沿該軸線L的延伸方向設置於該環壁311的兩相反端的外軸襯312，及複數沿該軸線L的延伸方向間隔設置於該環壁311的外表面以容置該等線圈32的容置環槽314，其中，該等容置環槽314彼此之間的距離決定了線圈磁場的變化趨勢，因而可視需求而規劃所需的間距。

每一線圈32具有分別供電力輸入的一第一端321及一第二端322。於本實施例中，該等線圈32是透過該電子控制單元56的驅動而輸入電力。

參閱圖2、3、5，該動子單元4包括一穿設於該絕緣套管件31並可沿該軸線L相對該絕緣套管件31移動且連接該汽車電動輔助轉向系統5的該等軸件54的移動桿41、複數沿該軸線L的延伸方向間隔設置地套設於該移動桿41的磁鐵42，及二沿該軸線L的延伸方向設置於該移動桿41及該等外軸襯312間的內軸套管43。於本實施例中，部分的該等磁鐵42是由該等內軸套管43所包覆，並受到該等內軸套管43的支撐而使該等磁鐵42與該等線圈32之間產生對應之氣隙。要說明的是，該等磁鐵42相鄰該絕緣套管件31的一側的磁極可以是依排列順序而以N極與S極交相排列的方式進行排列，每一磁鐵42除了為一體環狀的形式外，也可以是由複數個小磁鐵組合成環狀而套設於該移動桿41。

參閱圖3、5、6，該移動桿41具有一供該等磁鐵42套設的電磁傳動部411、一相反該電磁傳動部411且供該汽車電動輔助轉向系統5的小齒輪件連接的機構固定部412、複數沿該軸線L的延伸方向間隔設置於該電磁傳動部411的外表面以容置該等磁鐵42的磁鐵安裝槽413，及複數位於該機構固定部412以連接嚙合該汽車電動輔助轉向系統5的小齒輪件的斜齒414。於本實施例中，該移動桿41與該等軸件54為一體成型製成，但也可以是分離的兩種組件相互組裝而成。

參閱圖2、3、6，當該方向盤51受到轉動且該扭力感測器55感測到扭力後，該電子控制單元56分別自每一個線圈32的第一端321輸入正電壓或負電壓，而於第二端322輸入相異的負電壓或正電壓後，即可於相對應的線圈32處產生磁場，該磁場即可對相鄰的磁鐵42產生相吸或相斥的行為，進而連動該移動桿41移動，在透過規畫好的該等磁鐵42的磁極排列順序及相對應的該等線圈32的通電方式後，即可以磁力產生的軸向出力控制該移動桿41產生相對應的移動，再配合該汽車電動輔助轉向系統5後，就能夠達到以電動方式產生輔助力而使汽車轉向的效果。

參閱圖7，為該較佳實施例應用於一汽車煞車總成6的使用示意圖，該汽車煞車總成6包括一活塞殼體61、容置於該活塞殼體61中並沿該軸線L依序串接的一第一活塞62、一第一彈簧63、一第二活塞64及一第二彈簧65、位於該活塞殼體61且分別相對應該第一彈簧66及該第二彈簧67設置的一第一出油口66及一第二出油口67、一連接該活塞殼體61的煞車油杯68、一連接該第一活塞62及該移動桿41的軸件69，及一連接該軸件69的煞車踏板機構70。於本實施態樣中，該移動件41與該軸件69為一體成型製成，但也可以是分離的兩種組件相互組裝而成。

當該煞車踏板機構70受到踩踏後，會透過一控制模組(圖未示)驅動該移動桿41沿該軸線L移動，並連動該軸件69、該第一活塞62移動，接著壓縮該第一彈簧63後推動該第二活塞64移動，最後壓縮該第二彈簧65，此時受到擠壓的油會自該第一出油口66及該第二出油口67輸入煞車機構(圖未示)而產生煞車，此時該車用線性移動裝置也可達到輔助煞車的功效。

值得一提的是，本發明也可以是應用於車輛的車輛懸吊結構或是其他需要軸向出力的機構，透過該移動桿41連接於適當的軸件54後，而能夠達到同樣的功效。

綜上所述，藉由該等線圈32直接環繞於該動子單元4的外圍，且透過非金屬的該絕緣套管件31的設置，以及適當規劃該等線圈32的位置後，能夠順利的驅動該移動桿41移動，產生軸向出力，並連動該等軸件54、69移動，相較於現有的車用線性致動裝置，不僅結構簡單，安裝容易，更可以減少材料以降低成本，且無定子齒件的結構設計，可使該移動桿41能夠受到平順的軸向出力，而使出力更為平順，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3．．．定子單元

31．．．絕緣套管件

311．．．環壁

312．．．外軸襯

314．．．容置環槽

315．．．間隔環槽

32．．．線圈

321．．．第一端

322．．．第二端

33．．．殼體模組

331．．．殼體部

332．．．機構固定部

333．．．小齒輪安裝孔

4．．．動子單元

41．．．移動桿

411．．．電磁傳動部

412．．．機構固定部

413．．．磁鐵安裝槽

414．．．切槽

42．．．磁鐵

43．．．內軸套管

5．．．汽車電動輔助轉向系統

51．．．方向盤

52．．．轉向機柱

53．．．中間連動桿

54．．．軸件

55．．．扭力感測器

56．．．電子控制單元

6．．．汽車煞車總成

61．．．活塞殼體

62．．．第一活塞

63．．．第一彈簧

64．．．第二活塞

65．．．第二彈簧

66．．．第一出油口

67．．．第二出油口

68．．．煞車油杯

69．．．軸件

70．．．煞車踏板機構

L．．．軸線

圖1是本發明車用線性致動裝置的一較佳實施例的立體組合圖；

圖2是該較佳實施例的立體分解圖；

圖3是該較佳實施例的剖視示意圖；

圖4是該較佳實施例的一絕緣套管件的前視圖；

圖5是該較佳實施例的一移動桿的頂視圖；

圖6是該較佳實施例應用於一汽車電動輔助轉向系統的使用示意圖；及

圖7是該較佳實施例應用於一汽車煞車總成的使用示意圖。

3．．．定子單元

31．．．絕緣套管件

312．．．外軸襯

32．．．線圈

321．．．第一端

322．．．第二端

33．．．殼體模組

331．．．殼體部

332．．．機構固定部

333．．．小齒輪安裝孔

4．．．動子單元

41．．．移動桿

42．．．磁鐵

43．．．內軸套管

Claims (7)

1. 一種車用線性致動裝置，應用於一包括一軸件的汽車系統，該車用線性致動裝置包含：一定子單元，包括一材質為非金屬且環繞一軸線的絕緣套管件、複數沿該軸線的延伸方向間隔設置地套設於該絕緣套管件的線圈，及一容置該絕緣套管件及該等線圈的殼體模組；及一動子單元，包括一穿設於該絕緣套管件並可沿該軸線相對該絕緣套管件移動且連接該軸件的移動桿、複數沿該軸線的延伸方向間隔設置地套設於該移動桿的磁鐵，及至少一沿該軸線的延伸方向設置於該移動桿的內軸套管。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之車用線性致動裝置，其中，該絕緣套管件具有一環繞該軸線的環壁，及複數沿該軸線的延伸方向間隔設置於該環壁的外表面以容置該等線圈的容置環槽。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之車用線性致動裝置，其中，該絕緣套管件還具有二沿該軸線的延伸方向設置於該環壁的兩相反端的外軸襯，該內軸套管位於該等外軸襯的內側以連接相對應的該等磁鐵。
4. 根據申請專利範圍第1項所述之車用線性致動裝置，其中，該移動桿具有一供該等磁鐵套設的電磁傳動部，及複數沿該軸線的延伸方向間隔設置於該電磁傳動部的外表面以容置該等磁鐵的磁鐵安裝槽。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之車用線性致動裝置，其中，每一磁鐵是由複數個小磁鐵組合成環狀而套設於該移動桿。
6. 根據申請專利範圍第4項所述之車用線性致動裝置，其中，每一磁鐵是由複數個小磁鐵組合成環狀而套設於該移動桿。
7. 根據申請專利範圍第4項所述之車用線性致動裝置，其中，該移動桿還具有一相反該電磁傳動部的機構固定部，及複數位於該機構固定部的斜齒。