TW202033902A

TW202033902A - 用於壓力調節閥之線性致動器

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Publication number: TW202033902A
Application number: TW108134395A
Authority: TW
Inventors: 哈米德納吉摩洛達; 布萊恩科林特貝可
Original assignee: 美商羅斯特拉精密管理公司
Priority date: 2018-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2020-09-16
Also published as: CN110939771A; US20200096130A1

Abstract

本發明揭示一種線性致動器，其經組態以軸向移動一柱塞。該線性致動器包括一導磁套，其藉由收容一導線線圈的一繞線筒包圍。該導磁套界定沿著一移動軸線延伸的一電樞空腔，其中當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內。一電樞可收納於該電樞空腔內，其中產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動，且其中該電樞的移動使該柱塞移動。一襯墊定位於該電樞與該導磁套之間於該電樞空腔內。該襯墊包括聚醯胺及聚醯亞胺中之至少一者。

Description

用於壓力調節閥之線性致動器

本發明大體上係關於線性致動器，且更確切而言係關於改良壓力調節閥內之線性致動器的效能。

提供「先前技術」及「發明內容」以介紹下文在「實施方式」中進一步描述的概念之基礎及選擇。「先前技術」及「發明內容」不欲識別潛在所主張標的物之關鍵特徵或基本特徵，亦不欲在限制潛在所主張標的物之範疇中用作輔助。

以引用方式併入本文中之美國專利第8,854,164,號揭示一種用於壓力調節閥之例示性線性致動器。本發明規定，現代乘用車自動傳動裝置通常將液壓製動離合器用於使齒輪變檔。為了允許換檔操作針對傳動器平滑且不可察覺地進行，此等離合器內之液壓必須基於預定義之壓力斜坡以最高壓力精度控制。電磁控制之線性致動器用於調整在此等壓力調節閥內提及之壓力斜坡。

壓力調節閥通常具有底座或閥活塞類型之構造。所需要之壓力位準藉由達成閥座上之液壓力與依據電流之電磁體的力之間的均衡來提供。為了提供對此等壓力之精準控制，產生磁力之電流線圈對應於準確之預定特性曲線予以控制。

現代電磁體在一個裝置中通常包括：極管，其組合磁通量之徑向饋入至電樞（磁體核心）中；及針對磁體電樞之互補磁極（極本體）。為了防止極管內之磁性短路，常常引入V形凹槽。詳言之，磁性鐵橫截面之減小回應於低線圈電流而提供飽和狀態，藉此充當氣隙。此等氣隙改良磁性效率，因此提供較高磁力。

然而，此現代設計中之已知缺點為，高磁性橫向力發展，從而增大摩擦及遲滯且亦減低壓力的精度及準確性。在解決此問題中，塗層通常經應用以減小摩擦且提供電樞與極管之間的磁性分離。大體而言，此等塗層生產為昂貴的，此係因為此等塗層需要在塗佈製程期間處置個別零件。在某些狀況下，需要額外塗佈處理以確保可接受之幾何準確性。此外，目前用於此項技術中之塗層並不能達成藉由諸如鐵氟龍之材料達成的最佳摩擦係數。

提供此「發明內容」以介紹下文在「實施方式」中進一步描述的概念選擇。此「發明內容」不意欲標識所主張主題之關鍵特徵或基本特徵，亦不意欲在限制所主張主題之範圍中用作輔助。

根據本發明之一個具體實例大體而言係關於一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器。該線性致動器包括一導磁套（flux sleeve），其藉由收容一導線線圈的一繞線筒包圍。該導磁套界定沿著一移動軸線延伸的一電樞空腔，其中當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內。一電樞可收納於該電樞空腔內，其中產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動，且其中該電樞的移動使該柱塞移動。一襯墊定位於該電樞與該導磁套之間於該電樞空腔內。該襯墊包括聚醯胺及聚醯亞胺中之至少一者。

另一具體實例大體而言係關於一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器。該線性致動器包括一導磁套，其藉由收容一導線線圈的一繞線筒包圍。該導磁套界定沿著其內一移動軸線延伸的一電樞空腔。當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內。一電樞可收納於該電樞空腔內，其中該電樞具有面向該電樞空腔之一外表面，且其中一襯墊凹座界定於該外表面內。一襯墊定位於該電樞之該外表面中的該襯墊凹座內，使得該襯墊係在該電樞與該導磁套之間。產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動。該電樞的移動使該柱塞移動。

另一具體實例大體而言係關於一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器。該線性致動器包括一導磁套，其藉由收容一導線線圈的一繞線筒包圍。該導磁套界定沿著其內一移動軸線延伸的一電樞空腔。當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內。一電樞可收納於該電樞空腔內。產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動。該電樞的移動使該柱塞移動。一襯墊定位於該電樞與該導磁套之間於該電樞空腔內，其中該襯墊與該電樞一起沿著該移動軸線移動。

本發明之各種其他特徵、目標及優勢將自結合圖式進行之以下描述變得顯而易見。

此所撰寫之描述內容使用實例來揭示本發明之具體實例，且亦使得所屬領域中具通常知識者能夠實踐或進行且使用本發明。本發明之可獲專利範疇係藉由潛在申請專利範圍界定，且可包括所屬領域中具通常知識者所想到的其他實例。若此類其他實例具有並非不同於申請專利範圍之字面語言的結構元件，或若其包括與申請專利範圍之字面語言無實質差異之等效結構元件，則該等實例意欲在申請專利範圍之範疇內。

本發明大體上係關於對線性致動器，包括併入於壓力調節閥內之線性致動器之改良。舉例而言，此等線性致動之壓力調節閥通常併入於汽車，特定而言具有六種速度且六種以上速度的彼等汽車之自動傳動裝置內。常見的是在單一汽車傳動裝置內具有高達八個線性致動器（或螺線管）壓力調節閥。

具有壓力調節閥之例示性線性致動器描述於以引用方式併入本文中的美國專利第8,854,164號中。壓力調節閥在該專利中描述為藉由改變磁性線圈內之電流來提供針對汽車傳動裝置之精準壓力調節。此情形根據電磁力之改變而致使電樞在線性致動器內之位置的對應改變。

圖1及圖2揭示如此項技術中目前已知的線性致動器1之例示性具體實例。線性致動器1包含收容一導磁套20之罐10，該導磁套在第一末端21與一第二末端24之間延伸。導磁套20通常具有主直徑28，但在又所展示之具體實例中在第一末端21處具有第一末端直徑22達第一末端長度23且在第二末端24處具有第二直徑25達第二末端長度26。導磁套20進一步界定用於影響磁通量之凹槽30，如美國專利第8,854,164號中所描述。導磁套20藉由收容導線線圈16之繞線筒14包圍，該導線線圈以慣例方式電耦接至電連接4。

導磁套20進一步界定用於在其中收納電樞60之具有空腔長度36及空腔直徑38的電樞空腔34。電樞60在第一末端62與第二末端64之間延伸，且具有經組態以於導磁套20中收納於電樞空腔34內的主直徑61。因此，施加至導線線圈16的電流之改變在導磁套20內產生磁場之改變，從而以先前技術中已知之方式在電樞空腔34內按線性方式對應地移動電樞60。

在所展示之例示性具體實例中，電樞60將柱塞8收納於界定於電樞60之第二末端64處的第二末端擱板65內。詳言之，第二末端擱板65具有底部66及與柱塞8上之唇緣82嚙合的側壁67。柱塞8進一步具有推桿84，其以此項技術中已知之方式致動壓力調節閥（可於液壓埠2處連接）。

如上文所陳述，線性致動器1內之機械摩擦回應於藉由導線線圈16產生之電磁場引起電樞60之移動的遲滯。此情形導致用於致動壓力調節閥之電樞60（及任何柱塞8或耦接至該柱塞之其他結構）之位置的不準確性，因此產生閥之壓力調節的不準確性。出於此原因，摩擦減小塗層或襯墊40有時設置於電樞60與導磁套20之間。此情形減小電樞60與導磁套20之間的摩擦係數，藉此在使用中減低遲滯且改良線性致動器1的準確性。

揭示於美國專利第8,854,164號中之壓力調節閥包括薄膜作為襯墊40，具體而言裡面併有摩擦減小PTFE或鐵氟龍材料的玻璃纖維織品。此組合提供摩擦係數之某減小，從而如所論述改良效能。作為襯墊40之玻璃纖維織品之厚度範圍介於20微米與200微米之間。

本發明人已識別出使用如目前已知之塗層或襯墊40情況下的問題。塗層為昂貴的，且需要實質處理，從而增大每一閥的時間及費用。此外，目前的襯墊40為厚的，難以準確地生產且亦相當大地提昇成本。

圖3及圖4描繪根據美國專利第8,854,164號之揭示內容之線性致動器1之數個部分的例示性具體實例。如圖所示，電樞60在將電樞60插入於導磁套20之前捲繞有襯墊40。先前技術之襯墊40之例示性材料包括黃銅、300系列之不鏽鋼、軸承等級青銅或塗佈有鐵氟龍之射出成形表面。襯墊40具有第一末端50及第二末端52，從而在其之間界定軸長54。襯墊40進一步具有具有圓周長度56，其大約對應於電樞60之圓周，使得當電樞60捲繞有襯墊40時，形成對接接頭58。襯墊40進一步包含內表面42及外表面44，前述兩者在之間界定厚度46。因此，電樞60之主直徑61與界定於導磁套20內之電樞空腔34的空腔直徑38（圖1）之間的差（或間隙）必須適應其中之襯墊40的此厚度46。基於待用於此項技術中之目前已知的材料，此等襯墊40之厚度46範圍為20微米與200微米之間，如上文所論述。

經由實驗及開發，本發明人已認識到用於製造線性致動器1之改良方法及材料。具體而言，目前揭示之線性致動器1提供效能之增大及減小所需尺寸，同時亦提供導磁套20與電樞60之間的低摩擦係數。在看起來大體上類似於展示於圖3至圖4中之具體實例的第一具體實例中，本發明人開發一種線性致動器1，該線性致動器併有待定位於導磁套20與電樞60之間的聚醯胺或聚醯亞胺薄膜作為襯墊40。本發明人已認識到，在某些具體實例中，使用在此項技術中先前未知的聚醯胺或聚醯亞胺作為襯墊40可提供摩擦係數之必要減小，同時亦給予7微米與15微米之間的標稱厚度範圍。此情形因此允許線性致動器1之總體大小以對應方式減小，以導磁套20中之空腔直徑38減小開始。藉由減小每一線性致動器1之總體大小，特定言之在八個或八個以上線性致動器1併入於單一自動傳動裝置之處，可減小整個汽車傳動裝置自身之大小，從而在業界內提供其他益處。此大小減小進一步對應於成本減小，此係由於需要較少材料來產生具有較小電樞空腔34之導磁套20以大體上適應襯墊40及電樞60且因此適應主直徑28。

圖5及圖6描繪根據本發明之第二具體實例。除如上文所論述之聚醯胺或聚醯亞胺薄膜外，例如，襯墊40之其他材料包括聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene；PTFE）或聚矽氧類材料。第二具體實例啟用先前描述之線性致動器1的減小之大小，包括電樞空腔34之空腔直徑38與電樞60之主直徑61之間的減小之間隙。然而，其進一步准許在此較小空間內使用具有較大厚度46之襯墊40，諸如目前此項技術中已知的襯墊40。詳言之，本發明之電樞60已經組態以界定襯墊凹座70，該襯墊凹座包含底部71及側壁72。襯墊凹座70具有軸長73及深度74，使得界定線性凹座直徑75，該凹座直徑小於電樞60之主直徑61。

以此方式，襯墊40可收納於電樞60之襯墊凹座70內，使得襯墊40之厚度46的至少一部分係在襯墊凹座70內。因此，應認識到，導磁套20之空腔直徑38與電樞60之主直徑61之間的差不需要大於或等於襯墊40之厚度46，如此項技術中已知之線性致動器1所需要。此情形准許使用如美國專利第8,854,164號中描述的厚度超出200微米（例如）的襯墊40而不增大導磁套20與電樞60之間的間隙之大小。因此，圖5至圖6之線性致動器1的襯墊40之厚度46可經增大而對電樞60與導磁套20之間的配合之可行性或效率無不利影響。

應認識到，除相對於電樞60維持（或甚至減小）空腔直徑38之大小外，適應較大厚度46之襯墊40的目前揭示之線性致動器1揭露使用並不以其他方式參與具有小於200微米之厚度46的材料之可能性。換言之，根據本發明，先前不可用作襯墊40之材料現可使用。此情形可節省材料及/或處理成本，或擴展材料之選項，以進一步改良耐久性並減小摩擦。

與此項技術中目前已知之設計形成對比，本發明揭示之具體實例進一步提供完全動態襯墊40，其藉助於襯墊凹座70之側壁72與電樞60一起移動。此情形確保電樞60與襯墊40之間的一致對準，從而隨時間且在重負荷使用中進一步改良線性致動器1的耐久性。

圖7揭示根據本發明之襯墊40用於線性致動器1中的又一具體實例。在所展示之具體實例中，襯墊40由螺旋捲繞套管形成，該螺旋捲繞套管具有內表面42及外表面44且自第一末端50延伸至第二末端52（參見例如圖5）。在本發明之具體實例中，襯墊40藉由螺旋接頭59以套管形式固持。此具體實例藉由不需要襯墊40在插入導磁套20之前捲繞電樞60而簡化組裝製程（參見圖4）。在某些具體實例中，襯墊40亦可經分裂以產生展示於圖4中之對接接頭58以提供與撓曲套管20之電樞空腔34的進一步符合性（參見圖6）。本發明人已認識到，特別有利的是將氟化乙烯丙二醇（Fluorinated Ethylene Propylene；FEP）聚醯亞胺併入於襯墊40內。在某些具體實例中，提供FEP作為至襯墊40之內表面42及外表面44中之一或兩者的塗層。

在以上描述內容中，某些術語已為了簡潔、清晰及理解而使用。不必要超出先前技術之要求自該等術語推斷限制性，此係因為此類術語出於描述性目的而使用且意欲廣泛地解譯。本文中所描述之不同總成可單獨或結合其他裝置使用。應預期到，在任何隨附技術方案之範疇內，各種等效物、替代例及修改係可能的。

無

圖式說明用於施行本發明之具體實例。貫穿圖式使用相同數字以參考相似特徵及組件。在該等圖式中：

圖1為如此項技術中已知之線性致動器的切開等角視圖；

圖2為描繪如此項技術中已知之線性致動器之一部分的側向截面圖；

圖3至圖4為展示如此項技術已知之線性致動器總成之零件之等角視圖的像片；

圖5為根據本發明之一線性致動器之切開等角視圖；

圖6為展示在圖5中展示之線性致動器之數個部分之側視圖的像片；且

圖7為展示根據本發明之線性致動器之襯墊的另一具體實例之等角視圖的像片。

Claims

一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器，該線性致動器包含：一導磁套，其藉由收容一導線線圈之一繞線筒包圍，其中該導磁套界定沿著其內之一移動軸線延伸的一電樞空腔，且其中當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內；一電樞，其可收納於該電樞空腔內，其中產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動，且其中該電樞的移動使該柱塞移動；及一襯墊，其定位於該電樞與該導磁套之間於該電樞空腔內，其中該襯墊包含聚醯胺及聚醯亞胺中的至少一者。
如請求項1所述之線性致動器，其中該襯墊具有一厚度，該厚度垂直於該電樞空腔內之一電樞移動方向，且其中該厚度小於20微米。
如請求項1所述之線性致動器，其中該襯墊具有一矩形形狀且經組態以在定位於該電樞空腔內時捲繞該電樞。
如請求項3所述之線性致動器，其中該襯墊在捲繞該電樞時形成一不重疊對接接頭。
如請求項1所述之線性致動器，其中該襯墊為一圓柱體，其具有對應於該電樞之一外徑的一內徑。
如請求項1所述之線性致動器，其中該電樞具有面向該電樞空腔之一外表面，其中一襯墊凹座界定於該外表面內且經組態以在其中收納該襯墊之一部分。
如請求項6所述之線性致動器，其中該襯墊凹座防止該襯墊相對於該襯墊凹座發生平行於該移動軸線的相對移動。
如請求項1所述之線性致動器，其中該襯墊具有垂直於該電樞空腔內之一電樞移動方向的一厚度，其中該電樞及該電樞空腔各自具有一直徑，且其中該襯墊之該厚度大於該電樞空腔之該直徑與該電樞之該直徑之間的一差。
如請求項1所述之線性致動器，其中該柱塞經組態以藉由控制產生於該導磁套內之該磁場而致動一壓力調節閥。
一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器，該線性致動器包含：一導磁套，其藉由收容一導線線圈之一繞線筒包圍，其中該導磁套界定沿著其內之一移動軸線延伸的一電樞空腔，且其中當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內；一電樞，其可收納於該電樞空腔內，其中該電樞具有面向該電樞空腔之一外表面，且其中一襯墊凹座界定於該外表面內；及一襯墊，其定位於該電樞之該外表面中的該襯墊凹座內，使得該襯墊係在該電樞與該導磁套之間；其中產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動，且其中該電樞的移動使該柱塞移動。
如請求項10所述之線性致動器，其中該襯墊提供一相對減小之摩擦係數以在該導磁套內移動該電樞。
如請求項10所述之線性致動器，其中該襯墊具有一矩形形狀且經組態以在定位於該電樞空腔內時捲繞該電樞。
如請求項12所述之線性致動器，其中該襯墊在捲繞該電樞時形成一不重疊對接接頭。
如請求項10所述之線性致動器，其中該襯墊凹座防止該襯墊相對於該襯墊凹座發生平行於該移動軸線的相對移動。
如請求項10所述之線性致動器，其中該電樞及該電樞空腔各自具有一直徑，且其中該電樞空腔之該直徑與該電樞之該直徑之間的差小於20微米。
如請求項15所述之線性致動器，其中該厚度大於200微米。
如請求項10所述之線性致動器，其中該襯墊包含聚四氟乙烯及聚矽氧類材料中的至少一者。
一種經組態以軸向移動一柱塞之線性致動器，該線性致動器包含：一導磁套，其藉由收容一導線線圈之一繞線筒包圍，其中該導磁套界定沿著其內之一移動軸線延伸的一電樞空腔，且其中當一電流施加至該導線線圈時，一磁場產生於該導磁套內；一電樞，其可收納於該電樞空腔內，其中產生於該導磁套內之該磁場作用於該電樞上，使得該電樞基於該磁場沿著該移動軸線移動，且其中該電樞的移動使該柱塞移動；及一襯墊，其定位於該電樞與該導磁套之間於該電樞空腔內，其中該襯墊與該電樞一起沿著該移動軸線移動。
如請求項18所述之線性致動器，其中該襯墊包含聚醯胺、聚醯亞胺、聚四氟乙烯及聚矽氧類材料中的至少一者。
如請求項18所述之線性致動器，其中該電樞及該電樞空腔各自具有一直徑，且其中該電樞空腔之該直徑與該電樞之該直徑之間的差小於20微米。