線性致動器組件的制作方法

自沖鉚接(SPR)是一種點連接技術，其中自沖鉚釘被沖頭釘進支撐在模具上的分層工件中。模具的形狀設置為當鉚釘朝著模具被釘進工件中，工件的材料塑性變形。工件材料的這種流動引起鉚釘的環形尖端向外張開并通過工件材料的鐓粗環保持密封。鉚釘與工件的鐓粗環互鎖的張開的尖端防止鉚釘的移動或工件各層的分離。

通過使用線性致動器將鉚釘插入到工件中，線性致動器朝固定的工件和模具驅動沖頭和鉚釘，或朝固定的鉚釘和沖頭驅動模具和工件(前一種設置更加常見)。許多不同類型的線性致動器可以用于自沖鉚接(SPR)，但是最常見的類型是液壓缸，或馬達驅動的電致動器。和諸如電磁鐵這樣的電致動器不同，馬達驅動的電致動器利用傳統的旋轉電動馬達。馬達驅動滾珠絲杠機構，絲杠機構或滾柱絲杠機構，從而使致動器輸出軸產生線性運動。這三種機構都遵循相同的基本格式—馬達旋轉第一螺紋構件，該第一螺紋構件與第二螺紋構件(直接或間接)嚙合，第二螺紋構件與輸出軸連接。如果第一螺紋構件和第二螺紋構件一致旋轉，則不會產生線性運動。但是，如果第一螺紋構件相對于第二螺紋構件旋轉(例如，如果阻止第二螺紋構件旋轉)，則第一螺紋構件的旋轉會轉換為第二螺紋構件的線性運動。

例如，絲杠機構包括與內螺紋螺母直接嚙合的外螺紋螺桿。如果螺桿與馬達連接并且螺母與輸出軸連接，則螺桿構成第一螺紋構件且螺母構成第二螺紋構件。通過使用馬達旋轉螺桿，螺母沿著螺桿運動，并且輸出軸線性地運動。同樣地，如果螺母與馬達連接并且螺桿與輸出軸連接，則螺母構成第一螺紋構件，螺桿構成第二螺紋構件。通過旋轉螺母，螺桿在螺母內軸向移 動，并且輸出軸線性延伸或縮回。上述原理在滾柱絲杠機構中保持一樣，除非螺母和螺桿不直接嚙合。相反，它們通過設置在它們之間的一組滾珠軸承間接嚙合。同樣地，滾柱絲杠機構也遵循上述原理，但是螺桿和螺母通過一組螺紋滾柱間接嚙合。

在許多線性致動器的應用中，例如SPR，希望限制致動器的行程長度(即，限制致動器輸出軸的移動的自由度)。在僅通過控制算法來控制致動器輸出軸移動的機器中，在系統中可能存在輸出軸超程的故障，可能帶來嚴重的后果。例如，在電致動器驅動沖頭的SPR工具中，工具的供電中斷可能阻止控制單元向致動器及時發送“停止”信號。因此，致動器可能驅動沖頭超過其預期最終位置，并進入到工件中，損壞工件。

已知利用設置在致動器輸出軸的路徑中的止動表面來防止超程。雖然這些表面能夠有效停止致動器輸出軸的移動，但是軸對止動表面的沖擊可能導致致動器嚴重損壞。例如，對止動表面的沖擊可能導致致動器輸出軸變形，使其超出可接受的尺寸公差。在不僅利用來自致動器的力，還利用在致動器內移動的部件的動能的應用中(例如，在某些SPR工具中，鉚釘插入力由產生沖頭的線性移動的飛輪的旋轉慣性部分地提供)，與止動表面碰撞的問題可能變得特別嚴重。這些應用必然利用以相對較高速度移動的相對較重的部件，因此由與止動表面碰撞導致的損壞可能變得特別嚴重。

為了限制由致動器輸出軸和止動表面的碰撞帶來的損壞，一些致動器使用設置在止動表面上的彈性緩沖墊。在碰撞期間，緩沖墊彈性變形并幫助消散碰撞能量，從而減少施加到部件上的有損壞風險的力。但是，這樣的緩沖墊易于磨損和/或退化，并釋放可能在工具內移動的小顆粒而引起損壞。例如，它們可能磨損液壓缸或氣缸的密封，或者妨礙馬達驅動的線性致動器中螺紋部件的正常功能。此外，一旦緩沖墊在碰撞期間變形達到某個程度，它將不能吸收任何進一步的能量。這時候，致動器輸出軸仍將經歷“硬停止”，并 且可能發生損壞。替換緩沖墊就必然要打開致動器的內部工件。

如果致動器在輸出軸結束其行程時繼續推動輸出軸移動，則存在額外的發生損壞的風險。例如，在利用電動絲杠致動器驅動沖頭的SPR工具中，在致動器達到緩沖墊“硬停止”之后，絲杠機構的部件中的旋轉慣性可能在和止動表面的碰撞過程中繼續向沖頭施加(軸向的和/或扭轉的)力。由于突然減速所帶來的高轉矩，可能在絲杠的螺紋中產生過度負荷，從而損壞螺紋部件。這些部件通常都特別昂貴，因為它們是由非常硬的材料以精密的公差制造出來的。

提出了針對馬達驅動的電動致動器的螺紋中過度負荷這一特定問題的解決方案，該解決方案的形式為安裝到致動器輸出軸尖端上的易碎鍵組件。帶有易碎鍵組件的致動器還包括防旋轉管，該防旋轉管固定到其外殼上并沿著致動器輸出軸的移動方向突出。鍵組件包括一對鍵，所述鍵從中心轂突出到防旋轉管中的相應鍵槽中。鍵各自通過剪切銷與中心轂連接。在正常使用過程中，鍵組件中的鍵容納在防旋轉管的鍵槽內，防止鍵組件以及輸出軸旋轉。如上所述，這引起輸出軸的線性移動。隨著輸出軸移動，鍵組件和它一起移動并且鍵沿著鍵槽移動。但是，如果輸出軸受到的運動阻力過大，則推動第二螺紋構件和第一螺紋構件一起旋轉的力增大。因此，鍵組件承受增大的扭轉負荷并且固定鍵的剪切銷斷裂。在這時，鍵組件(減去鍵)能夠在防旋轉管內旋轉，因此輸出軸能夠旋轉，不再發生進一步的線性移動(以及由此產生的損壞)。

上述解決方案的一個問題是相對于剪切銷的尺寸和硬度，它需要極度嚴格的公差。因為在正常使用過程中第一螺紋構件在第二螺紋構件上施加很大的力，推動它旋轉，所以剪切銷的尺寸和強度必須足夠承受該負荷而不發生斷裂或經歷疲勞。同時，所述銷必須足夠小和柔軟，在致動器的螺紋中的負荷增大為足以損壞螺紋構件之前可靠地斷裂。舉例來說，在一種特定致動器 中，應用于輸出軸的工作扭矩為80Nm，剪切銷必須承受該扭矩。該致動器的螺紋構件在發生損壞前能夠承受140Nm的扭矩，或140kN的軸向力。因此，所述銷必須在向輸出軸應用的扭矩小于140Nm時可靠地斷裂，但是必須承受80Nm的扭矩而沒有任何疲勞的風險。銷的剪切面為徑向向外2cm，因此銷必須在7kN的剪切負荷下可靠地斷裂，但是承受4kN的剪切負荷而沒有任何疲勞的風險。該3kN的范圍(在該范圍內，銷必須從完全未受影響轉變為絕對失效)等同于非常緊的操作窗口。

本發明的一個目的是減輕或消除上述缺點中的一個，和/或提供一種改進的或替代的線性致動器組件，行程限制組件或緩沖托架。

根據本發明的第一個方面，提供了一種線性致動器組件，該線性致動器組件包括：

線性致動器，該線性致動器包括外殼和輸出軸，所述輸出軸限定致動器軸線并能夠相對于所述外殼沿著所述致動器軸線在伸出位置和縮回位置之間移動；以及

緩沖托架，該緩沖托架設置為主動形態，在該主動形態中，所述緩沖托架安裝在所述外殼或所述輸出軸上，所述緩沖托架包括旋轉部分，

其中：

所述輸出軸與所述緩沖托架的所述旋轉部分旋轉連接，因此所述輸出軸圍繞所述致動器軸線的旋轉要求所述旋轉部分的相應旋轉；

當所述緩沖托架處于所述主動形態時，所述旋轉部分旋轉受限；

所述外殼和所述輸出軸中上面未安裝所述緩沖托架的一者具有第一抵靠表面(abutment surface)；

所述第一抵靠表面設置為當所述輸出軸到達所述伸出位置和所述縮回位置中的一個位置時直接或間接地作用于所述緩沖托架上，因此所述輸出軸 超出所述位置的繼續移動將所述緩沖托架從所述主動形態移向第一被動形態；以及

所述旋轉部分在所述緩沖托架處于所述第一被動形態時能夠圍繞所述致動器軸線旋轉。

通過使用將緩沖托架移向被動形態的抵靠表面，可以在允許輸出軸旋轉時提供有利的增強控制。反過來，這可以允許更精確地控制輸出軸能夠旋轉的點。例如，與上述設置相比，根據本發明的第一個方面的致動器能夠提供相比于上述設置寬得多的操作窗口，下面將進行解釋。

在一種優選實施方式中，旋轉部分在旋轉受限時基本上旋轉靜止。

第一抵靠表面可以配置為在輸出軸位于伸出位置時與緩沖托架接觸。或者，第一抵靠表面可以配置為在輸出軸位于縮回位置時與緩沖托架接觸。

緩沖托架可以安裝在外殼上，抵靠表面設置在輸出軸上。但是，在其他實施方式中，緩沖托架可以安裝在輸出軸上，抵靠表面可以設置在外殼上。

為了避免疑問，整個緩沖托架可以組成旋轉“部分”。

當處于第一被動形態時，緩沖托架可以保持安裝在外殼和輸出軸中的一者上面。

第一抵靠表面可以是設置在外殼或輸出軸上，或者是設置在安裝在它們上面的部件上的表面。

輸出軸和旋轉部分可以通過鍵和鍵槽旋轉連接。或者，它們可以通過其他合適的機構旋轉連接。例如，輸出軸可以具有多邊形橫截面，旋轉部分具有互補的多邊形鉆孔。

在根據本發明的第一個方面的一種實施方式中：

所述外殼和所述輸出軸中上面未安裝所述緩沖托架的一者具有第二抵靠表面；以及

所述第二抵靠表面設置為當所述輸出軸到達所述伸出位置和所述縮回 位置中的與所述第一抵靠表面作用于所述緩沖托架上的位置相對的另一個位置時直接或間接地作用于所述緩沖托架上，因此所述輸出軸超出所述位置的繼續移動將所述緩沖托架從所述主動形態移向第二被動形態。

這可以允許緩沖組件在兩個方向上都防止致動器組件的輸出軸超程。為了避免疑問，其他實施方式也可以實現這一點。例如，致動器組件可以配置為如果輸出軸移動超過伸出位置或縮回位置，則被移動至第一脫離形態。

第二抵靠表面可以是設置在外殼或輸出軸上，或者是設置在安裝在它們上面的部件上的表面。

當處于第二被動形態時，緩沖托架可以保持安裝在外殼和輸出軸中的一者上面。

在上述實施方式中，旋轉部分在緩沖托架處于第二被動形態時可以圍繞致動器軸線旋轉。

或者，當處于該形態時它可以保持旋轉受限。

在根據本發明的第一個方面的線性致動器中：

當所述緩沖托架處于所述主動形態時，所述旋轉部分可以相對于所述外殼和所述輸出軸中安裝有所述旋轉部分的一者軸向受限；以及

通過相對于當處于所述主動形態時所述外殼和所述輸出軸中安裝有所述旋轉部分的一者沿著所述致動器軸線至少移動所述旋轉部分，所述緩沖托架可以從所述主動形態移向所述被動形態或者被動形態，超過當處于所述主動形態時它所受限的移動范圍。

當緩沖托架處于接合形態時，旋轉部分基本上可以軸向靜止。在這種情況下，旋轉部分的任何軸向移動(超過有限移動量)會將緩沖托架移向脫離形態。

所提到的旋轉部分沿著致動器軸線移動不應理解成將旋轉部分限制為沿著與致動器軸線平行的方向移動。應該理解為其包括旋轉部分沿具有軸向 矢量分量的任意方向移動。例如，旋轉部分可以軸向和徑向外移，或者軸向和切線移動。通過沿著基本上平行于致動器軸線的方向至少移動旋轉部分，緩沖托架可以從主動形態移向所述被動形態或者被動形態。

在緩沖托架可以通過沿著致動器軸線至少移動旋轉部分而從主動形態移向被動形態的線性致動器組件中，線性致動器組件還可以包括至少一個限制表面，該限制表面設置為限制緩沖托架沿著致動器軸線的移動。線性致動器組件還可以包括第二限制表面。

使用限制表面是有益的，因為緩沖托架(或其部分)能夠保持在致動器組件內，而不是從致動器組件中射出。

在一種實施方式中，線性致動器組件還包括一個或多個可變形元件，可變形元件配置為在緩沖托架從主動形態移向所述被動形態或者被動形態的過程中變形。

元件在緩沖托架的移動過程中變形是有益的，因為它們可以消散能量，否則能量將有助于損壞致動器組件或工件。

線性致動器組件可以包括多個可變形元件。

在線性致動器組件包括多個可變形元件的情況下，所述可變形元件中的至少兩個可以配置為在緩沖托架從主動形態移向所述被動形態或者被動形態的過程中在不同的點開始變形。作為替代，或者除此之外，至少兩個可變形元件可以在緩沖托架移動過程中在不同點完成變形(例如，它們可能斷裂)。

所述可變形元件或可變形元件中的至少一個可以配置為在緩沖托架移動過程中經歷塑性變形。作為替代，或者除此之外，至少一個可變形元件可以配置為經歷彈性變形。

作為替代，或者除此之外，所述可變形元件或可變形元件中的至少一個可以配置為在緩沖托架移動過程中經歷剪切變形。作為替代，或者除此之外， 至少一個可變形元件可以配置為壓縮，拉伸，扭曲，彎曲和/或扭彎，或者配置為經歷任意其他合適類型的變形。

作為替代，或者除此之外，所述可變形元件或可變形元件中的至少一個可以配置為在緩沖托架移動過程中斷裂。

任意一個可變形元件可以配置為以上述方式中的一種或更多種方式變形(和/或開始/結束其變形)。例如，線性致動器組件可以包括配置為經歷塑性變形的兩個可變形元件，還包括配置為經歷剪切變形的兩個可變形元件。該組件可以包括兩個可變形元件，每個可變形元件經歷塑性剪切變形；四個可變形元件，其中兩個塑性變形，另外兩個經歷剪切變形；或者三個可變形元件，其中一個經歷塑性變形而不經歷剪切變形，一個經歷剪切變形而不經歷塑性變形，另外一個經歷塑性剪切變形。

緩沖托架可以朝著主動形態偏置。它可以從所述/一個/每個被動形態向結合形態偏置，或者從主動形態和被動形態之間的中間形態向結合形態偏置。緩沖托架可以通過彈性元件(例如彈簧或彈性部件)偏置，通過磁吸引或磁排斥偏置，或者以其他任意合適的方式偏置。

或者，緩沖托架可以偏離結合結構。它可以從結合結構向被動形態偏置，或者從結合結構偏向主動形態和被動形態之間的中間結構。緩沖托架可以通過彈性元件，例如彈簧或彈性組件偏置，通過磁吸引或磁排斥偏置，或者以任意合適的方式偏置。

至少緩沖托架的旋轉部分可以安裝在支撐結構上面或里面，支撐機構可以相對于外殼和輸出軸中上面安裝有緩沖托架的一者軸向和旋轉受限，并且緩沖托架可以通過相對于支撐結構移動而從主動形態移向所述被動形態或者被動形態。

基本上全部緩沖托架可以安裝在支撐機構上面或里面。

相對于外殼和輸出軸中上面安裝有緩沖托架的一者，支撐結構可以是基 本上軸向靜止的，和/或基本上旋轉靜止的。

支撐結構可以是基本上圓柱形或管形的，或者可以是任意其他合適的形狀。

致動器組件可以包括一個或多個滑動軸承，所述滑動軸承安裝到支撐結構上，并與外殼和輸出軸中上面安裝有緩沖托架的一者滑動連接。

在線性致動器組件包括支撐結構和一個或多個可變形元件的情況下，可變形元件或可變形元件中的至少一個可以部分容納在支撐結構中的空隙中，并且部分容納在緩沖托架中的空隙中。

術語“空隙”指的是不存在材料。舉例來說，它包括孔，鉆孔和槽。“空隙”還包括超出特征或部件的末端的空間。例如，緩沖托架的部件中的空隙可以是超出其縱向末端中的一者的空間。

在可變形元件或可變形元件中的至少一個以這種方式被容納的情況下，可變形元件或可變形元件中的至少一個的形式可以是環，該環被容納在支撐結構和緩沖托架中的基本上是環形的空隙中。

環和/或所述空隙中的一個或兩個可以是分段的或不完整的(例如，彈性擋圈)。

作為替代，或者除此之外，可變形元件或可變形元件中的至少一個的形式可以是基本上是棱柱形(prismic)或圓柱形的桿。

為了避免疑義，術語“棱柱形”應理解為包括傾斜棱柱和反棱柱，以及直立棱柱。任意上述棱柱可以具有一個或多個弧形表面。

桿可以調整為基本上和致動器軸線垂直。例如，它們可以基本上徑向對齊。

在線性致動器組件包括支撐結構的情況下：

所述旋轉部分和所述支撐結構中的一者可以包括第一互鎖部分，另一者可以包括第二互鎖部分；

當所述緩沖托架處于所述主動形態時，所述第一互鎖部分和所述第二互鎖部分可以互鎖，從而旋轉連接所述旋轉部分和所述支撐結構，從而旋轉限制所述旋轉部分；

當所述緩沖托架處于所述被動形態或者被動形態時，所述第一互鎖部分和所述第二互鎖部分可以不互鎖，因此不再旋轉連接所述旋轉部分和所述支撐結構，因此所述旋轉部分可以圍繞所述致動器軸線旋轉。

可選地：

所述第一互鎖部分可以包括突出部；

所述第二互鎖部分可以包括孔，該孔與環形空隙鄰接，所述環形空隙圍繞所述致動器軸線基本上周向地設置；

當所述第一互鎖部分和所述第二互鎖部分互鎖時，所述突出部可以容納在所述孔內，所述孔的壁限制所述突出部的角運動，從而旋轉連接所述第一互鎖部分和所述第二互鎖部分，因此旋轉限制所述旋轉部分；以及

當所述緩沖托架處于所述被動形態或者被動形態時，所述突出部可以容納在所述環形空隙內，所述環形空隙用作所述突出部的周向跑道，從而允許所述旋轉部分圍繞所述致動器軸線旋轉。

或者，所述互鎖部分可以具有不同形式。例如，它們可以包括多邊形凸臺，該多邊形凸臺可以容納在互補的多邊形鉆孔內。

支撐結構可以是獨立于外殼和輸出軸中上面安裝有緩沖托架的一者的部件，并且可以通過互相互補的結合特征與外殼和輸出軸中的所述一者可釋放地連接。

互相互補的結合特征可以具有任意合適的結構。例如，它們可以包括螺紋(例如，支撐結構和外殼或輸出軸可以直接或通過連接螺母擰接在一起)，形成壓縮籠的一部分的凸緣，和/或用于容納一個或多個摩擦配合連接銷或螺紋旋入連接銷的可對齊的孔。可以設置任意合適數量的以任意合適結構設置 的孔。例如，支撐結構和外殼或輸出軸可以各自包括單個孔，或者可以包括2個，3個，4個或更多個孔。在支撐結構和/或輸出軸的外殼包括一個以上孔的情況下，孔可以設置為基本上周向的陣列。它們可以在所述陣列中均勻地隔開(例如，它們可以均勻隔開，或者以重復模式隔開)，或者不規則地隔開，并且可以或者不可以在所述陣列中彼此周向隔開。

根據本發明的第二個方面，提供了一種用于線性致動器組件的行程限制組件，該行程限制組件包括個根據本發明的第一個方面的支撐結構和緩沖托架。

根據本發明的第二個方面的行程限制組件是有益的，因為它可以應用于現有的致動器，從而生產根據本發明的第一個方面的致動器組件。

根據本發明的第三個方面，提供了一種用于根據本發明的第一個方面的致動器組件的緩沖托架。

根據本發明的第三個方面的緩沖托架同樣是有益的，因為它可以應用于現有的致動器，從而生產根據本發明的第一個方面的致動器組件。

根據本發明的第四個方面，提供了一種點連接裝置，該點連接裝置包括根據本發明的第一個方面的線性致動器組件，其中線性致動器組件的輸出軸與沖頭連接以驅動緊固件或模具，或實現鉚接或攪拌摩擦點焊操作。

歸功于在本發明的第一個方面中描述的優點，根據本發明的第四個方面的點連接裝置的壽命增加。

根據本發明的第五個方面，提供了一種制造產品的方法，該方法包括利用根據本發明的第四個方面的裝置將工件的兩層或更多層固定在一起。

由于裝置壽命增加(上面強調)，根據本發明的第五個方面的方法在實施時停工期減少。

根據本發明的第六個方面，提供了一種產品，該產品包括工件，該工件由利用根據本發明的第四個方面的裝置和/或根據本發明的第五個方面的方 法固定在一起的兩層或更多層形成。

由于前面強調的減少的停工期，可以廉價地生產該產品。

相對于本發明的第五個或第六個方面，產品可以是交通工具(例如，摩托車，汽車，貨車，卡車或飛機)。工件的層的實施例包括載具的底盤，隔熱/隔音板和汽車車身面板。

這里使用的術語“旋轉連接”描述兩個部件之間的連接，其中一個部件的旋轉引起另一個部件旋轉，相反，一個部件被阻止旋轉意味著另一個部件也不能旋轉。但是，應該理解的是，兩個旋轉連接的部件可以相對于彼此呈現有限量的旋轉“運動”(play)。

所提及的部件的“旋轉受限”是說部件的旋轉自由度相對于致動器整體被限制。例如，在一種實施方式中，當旋轉部分旋轉受限時，它能夠旋轉少于360度。同樣，術語“軸向受限”被用于描述部件具有有限的軸向自由的問題。在第一部件被描述成相對于第二部件旋轉或軸向受限的情況下，指的是第一部件相對于第二部件的運動通過以上方式被限制。

術語“旋轉靜止”被用于描述部件不能圍繞致動器整體的參考系中的致動器軸線旋轉(再次地，應該理解的是，旋轉靜止的部件可以呈現有限量的旋轉“運動”)。為了避免疑義，舉例來說，如果整個致動器被機械臂旋轉，則旋轉靜止的部件可以和致動器整體一起圍繞致動器軸線旋轉。術語“軸向靜止”指的是部件不能在致動器整體的參考系中軸向移動(除了有限量的軸向“運動”)。在部件被描述為相對于另一個部件軸向或旋轉靜止的情況下，這指的是所述兩個部件不能相對于彼此軸向或旋轉移動(除了有限量的軸向或旋轉“運動”)，而不是在致動器整體的參考系中移動。

為了避免疑義，提到的緩沖托架移向“所述緩沖形態或一個緩沖形態”指的是緩沖托架移向第一被動形態和/或第二被動形態。

下面僅以舉例方式參照附圖對本發明的特定實施方式進行描述，在這些附圖中：

圖1是根據本發明的第一種實施方式的線性致動器組件的橫截面側視圖；

圖2是第一種實施方式的一部分的放大橫截面側視圖；

圖3是第一種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于主動形態；

圖4是第一種實施方式的行程限制組件的橫截面端視圖；

圖5是第一種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于第一被動形態；

圖6是第一種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于第二被動形態；

圖7是根據本發明的第二種實施方式的線性致動器組件的一部分的橫截面側視圖；

圖8是第二種實施方式的行程限制組件的剖面透視圖，其中緩沖托架處于主動形態；

圖9是第二種實施方式的行程限制組件的剖面透視圖，其中緩沖托架處于第一被動形態；

圖10是根據本發明的第三種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于主動形態；

圖11是第三種實施方式的行程限制組件的一部分的放大橫截面圖；

圖12是第三種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于第一被動形態；

圖13是第三種實施方式的行程限制組件的橫截面側視圖，其中緩沖托架處于第二被動形態；

圖14是緩沖托架的旋轉部分的主體的透視圖；

圖15是用于容納在圖14所示主體中的孔中的鍵的透視圖；

圖16是旋轉部分的透視圖，該旋轉部分包括圖14所示的主體和兩個圖15所示類型的鍵；

圖17是圖16所示旋轉部分的橫截面端視圖；

圖18是另一個旋轉部分的橫截面側視圖；

圖19是根據本發明的第四種實施方式的線性致動器組件的一部分的橫截面側視圖；

圖20是第四種實施方式的行程限制組件的橫截面端視圖；

圖21是第四種實施方式的旋轉部分的一部分的透視圖；

圖22是根據本發明的第五種實施方式的線性致動器組件的一部分的橫截面側視圖；

圖23是根據本發明的第六種實施方式的線性致動器組件的一部分的橫截面側視圖。

具體實施方式

圖1顯示了根據本發明的第一種實施方式的線性致動器組件。致動器組件包括致動器1，尤其是馬達驅動的電動線性致動器，鉚釘處理部件3和行程限制組件22。致動器1包括旋轉靜止的外殼2和由馬達(不可見)驅動的驅動軸4。該實施方式使用滾柱絲杠機構6。驅動軸4與滾柱螺母管8連接(滾柱螺母管8是第一螺紋構件的一個例子)，因此當驅動軸被馬達旋轉時滾柱螺母管與它一起旋轉。滾柱螺母管8與形式為滾柱絲桿10的第二螺紋構件嚙合。在這種情況下，第一螺紋構件8和第二螺紋構件10通過形式為滾柱12的多個中間螺紋構件間接嚙合。滾柱12圍繞滾柱絲桿10以基本上周向的陣列設置。

滾柱絲桿10與致動器1的輸出軸14連接，在該實施方式中，輸出軸包括外管16和通州地容納在外管16中的活塞18。外管16和活塞18互相固定并固定到滾柱絲桿10上，從而形成單個單元。輸出軸14限定縱軸，在圖1中該縱軸是垂直的。輸出軸14在遠端螺母20中終止。在正常使用過程中防止輸出軸14旋轉，在下面進行解釋。因此，通過沿著一個方向旋轉滾柱螺母管8，輸出軸14能夠相對于外殼2沿其縱軸(該縱軸也是致動器1整體的縱軸)移向伸出位置。通過沿著另一個方向旋轉滾柱螺母管，輸出軸14能夠相對于外殼2沿其縱軸移向縮回位置。在這種情況下，輸出軸可伸縮地安裝在外殼2內。因此，當輸出軸14位于縮回位置時，它至少部分容納在外殼2內，當位于伸出位置時，它從外殼突出。如圖1所示，在該實施方式中，當輸出軸14位于縮回位置時，它基本上全部容納在外殼2之內。

在外殼2的前端(前端是輸出軸能夠從其延伸的那一端)，致動器組件具有用于限制輸出軸14的軸向移動的行程限制組件22。行程限制組件22包括形式為殼體24的支撐結構，殼體基本上為圓柱形并且圍繞輸出軸的縱軸基本上周向地設置。殼體24通過一對螺紋銷(未顯示)固定至外殼。外殼2包括一對螺紋鉆孔(不可見)并且殼體24包括一對非螺紋鉆孔(不可見)。在該實施方式中，鉆孔基本上徑向定向，并且每對鉆孔基本上彼此直徑對置。當外殼2和殼體24定位為固定在一起時，它們各自的鉆孔對齊，允許每個銷子擰到外殼2中的一個鉆孔中，直到其尖端突出到殼體24中的一個鉆孔中，從而將外殼和殼體固定在一起。因此，通過將殼體24旋轉連接至外殼2，銷子(不可見)旋轉地限制殼體24。由于外殼2是旋轉靜止的，殼體也是旋轉靜止的。銷子還軸向限制殼體，使其相對于外殼2保持軸向固定(因此也相對于致動器整體軸向地固定)。殼體24內設置有旋轉部分26。旋轉部分26包括直徑對置的一對鍵(圖1中不可見)，所述鍵突出到輸出軸14的外管16中的互補的鍵槽(圖1中不可見)中。限制部分26和輸出軸 14因此旋轉連接。如下面所更詳細地解釋的那樣，在正常使用過程中，旋轉部分26是旋轉靜止的。更具體地，在這種情況下，旋轉部分26與殼體24旋轉連接，這在上面被解釋為旋轉靜止。

致動器組件還包括安裝到致動器1上的鉚釘處理部件3。在該實施方式中，鉚釘處理部件是用于驅動自沖鉚釘的沖頭28，以及夾管30，在夾管上可以安裝刀尖(不可見)以向沖頭供給自沖鉚釘并在鉚接過程中將工件夾在位置上。熟悉SPR的人很容易理解這些部件的結構和功能，因此在這里不再描述。

圖2更詳細地顯示了外殼2的前端，圖3和圖4單獨地顯示了行程限制組件22。這些附圖顯示了旋轉部分26的鍵32，鍵32容納在輸出軸的外管16中的鍵槽34中。每個鍵32基本上為立方形，在其徑向外表面上具有凸緣33。每個鍵32容納在旋轉部分26中的互補形狀的孔35內，其凸緣33抵靠(abut)在孔的肩部37上，從而防止鍵徑向內移。通過定位螺釘39防止鍵徑向外移，在下面將更詳細地描述。

在圖2所示的結構中，旋轉部分26旋轉受限。更具體地，在該實施方式中，鍵32以及行程限制組件22的整個旋轉部分26與殼體24旋轉地連接，殼體24又與(旋轉靜止的)外殼2旋轉地連接。旋轉部分26通過形式為剪切銷36的可變形元件與殼體24旋轉地連接。剪切銷36也軸向地限制旋轉部分26，在這種情況下使它相對于殼體24和外殼2保持軸向的靜止。在該實施方式中，剪切銷關于致動器1輸出軸的縱軸線大體徑向地對齊。每個剪切銷36部分地容納在鍵32中的孔中并且部分地容納在殼體24中的孔中，而且與每個所述孔摩擦配合。在該實施方式中，殼體24包括保持器部分38，該保持器部分38與鍵鄰近以將剪切銷36容納在其中。保持器部分38通過定位螺釘40可釋放地固定在殼體24中。因此保持器部分38能夠從殼體24的其余部分移除，從而使裝配或再裝配更容易。例如，在將保持器部分38 簡單地設置在上面之前，銷子36可以插入到鍵32中，與此形成對比的是，在將銷子釘進位置之前精確地對齊殼體中的孔和鍵。

旋轉部分26的后面(圖2中的左邊)設置有后止擋環42，超過后止擋環42設置有后滑動軸承44。后止擋環起到接觸表面的作用，輸出軸14可以作用于該接觸表面上，下面將進行解釋。當在伸出位置和縮回位置之間移動時，后滑動軸承44為輸出軸14提供側向支撐，同時引入最小化的摩擦。后滑動軸承44通過后彈性擋圈46保持在殼體內，后彈性擋圈46設置在殼體24的內表面的環形槽內。后止擋環42和旋轉部分合作限定環形空腔，在該環形空腔內容納有潤滑墊48。潤滑墊48由浸有潤滑劑(例如，油)的氈類填料組成，并起到確保潤滑劑層圍繞外管16(包括鍵槽34)的圓周保持的作用。

旋轉部分26的前面(圖2中的右邊)設置有止推墊圈50，止推墊圈50的前面設置有前滑動軸承52，前滑動軸承52和后滑動軸承44的作用方式一樣。止推墊圈50設置為允許軸向力在旋轉部分26和前滑動軸承52之間傳遞。止推墊圈50和旋轉部分26合作限定另一個環形空腔，該在環形空腔內容納有額外的潤滑墊48。在前滑動軸承52前面設置有刮油密封件(wiper seal)54，刮油密封件54是彈性材料制成的環，該環基本上圍繞其整個圓周與輸出軸14的外管18接觸，。刮油密封件54的作用是防止潤滑墊提供的潤滑劑漏出，以及防止污物或碎屑從外殼外面的進入。刮油密封件54前面設置有前止擋環56，前止擋環56的直徑小于殼體24的內徑。前止擋環56通過隔環58與殼體保持同心，同樣，后止擋環用作和輸出軸14接合的接觸表面。前止擋環56和隔環58通過前墊圈60保持在殼體中，前墊圈60又通過前彈性擋圈62保持。前滑動軸承52的前部具有四個縱向通道64構成的基本上周向的陣列，每個縱向通道容納傳力銷66。傳力銷基本上沿著輸出軸軸線延伸穿過刮油密封件54中的孔，并且抵靠在前止擋環56上。傳力銷66 的作用是橋接相對較軟的刮油密封件54，在輸出軸14在伸出位置和縮回位置之間運動的過程中防止前止擋環56的任何輕微的軸向移動使刮油密封件變形并干擾它的作用。殼體24在前滑動軸承52的區域中包括內徑減小的部分68。內徑減小的區域68限定肩部70。

從圖2至圖4將很明顯看出，后滑動軸承44，前滑動軸承52，后彈性擋圈46，前彈性擋圈62，止推墊圈50，隔環58和前墊圈60各自基本上為環形，并且圍繞輸出軸14的縱軸基本上周向定位。因此，它們各自互相基本上同軸并和殼體24同軸。前止推墊圈，后止推墊圈，潤滑墊48，旋轉部分26和刮油密封件54基本上也為環形，并圍繞輸出軸的縱軸基本上周向定位。但是，這些部件還包括突出部，所述突出部突出到外管16中的鍵槽中(就旋轉部分26而言，這些突出部是鍵32的徑向內部)。

旋轉部分26，后滑動軸承44，前滑動軸承52，后止擋環42，前止擋環56，傳力銷66，潤滑墊48，止推墊圈50和前墊圈60一起形成緩沖托架72。圖2至圖4顯示了處于主動形態的緩沖托架72，在該主動形態中，剪切銷36阻止旋轉部分26旋轉。在阻止旋轉部分26旋轉的情況下，緩沖托架72是“主動的”，因為它阻止輸出軸14旋轉。緩沖托架72可以從該主動形態移向第一被動形態(在下面參考圖5描述)，以及移向第二被動形態(在下面參考圖6描述)。在第一被動形態和第二被動形態的每一個中，剪切銷36由于旋轉部分26的軸向移動而斷裂，因此不再阻止旋轉部分的旋轉。旋轉部分26以及輸出軸14因此能夠旋轉。當緩沖托架72處于這些形態中的任意一種時，它是“被動的”，因為它不阻止輸出軸14旋轉。

在該實施方式中，為了將緩沖托架72移至第一被動形態，旋轉部分26，前滑動軸承52，止擋環42，56，傳力銷66，潤滑墊48和止推墊圈50都相對于殼體24以及相對于致動器的外殼2沿著致動器軸線(輸出軸14的縱軸)向前移動。向前的方向為在圖2和圖3中向右的方向。為了將緩沖托架72 移至第二被動形態，旋轉部分26，前滑動軸承52，后滑動軸承54，止擋環42，56，傳力銷66，潤滑墊48和止推墊圈50都相對于殼體24以及相對于致動器的外殼2沿著輸出軸的縱軸向后(在圖2和體3中為向左)移動。

通過沿著基本上和輸出軸的縱軸一致的方向相對于殼體24向前移動上述特定部件，該實施方式中的緩沖托架72可以從主動形態移至第一被動形態。因此，當緩沖托架72處于第一被動形態時，與它處于主動形態時相比，其在殼體內到達更加向前的位置。同樣，通過沿著基本上和輸出軸的縱軸一致的方向相對于殼體24向后移動上述特定部件，緩沖托架72可以從主動形態移至第二被動形態。因此，當緩沖托架72處于第二被動形態時，與它處于主動形態時相比，其在殼體內到達更加向后的位置。

在致動器組件的正常運行過程中，隨著輸出軸14在縮回位置和伸出位置之間移動，緩沖托架72保持主動形態。在該形態中，從殼體24突出到旋轉部分26中的剪切銷36(在這種情況下，從殼體的保持器部分38突出到限制部分的鍵32中)旋轉連接殼體24和旋轉部分26。因此，在該形態中，旋轉部分26是旋轉靜止的，與旋轉部分26旋轉連接的輸出軸14也是旋轉靜止的。當滾柱螺母管(圖1中的8)被馬達(不可見)旋轉時，剪切銷36承受其(通過圖1中的滾柱絲桿10)施加到輸出軸上的扭矩，因此輸出軸線性移動。

現在組合地參考圖2和圖5，當輸出軸14位于伸出位置時，外管18中的鍵槽34末端上的抵靠表面74(每個抵靠表面是“第一抵靠表面”的實施例)與后止擋環42接觸。如果輸出軸14被向前(在圖2和圖5中為向右)驅動為超過伸出位置(例如，由于致動器控制算法中的錯誤而被馬達驅動，或者由于外部工具故障而允許其在自身動量作用下超程)，則抵靠表面74在后止擋環42上施加軸向力，將其向前推。后止擋環42將軸向力傳遞至旋轉部分26，旋轉部分26又把軸向力轉變為剪切銷36的剪切應力。如果向前推 動輸出軸14的力相對較弱，則剪切銷36將承受施加在它們上面的剪切應力。因此后止擋環42支撐旋轉部分26，旋轉部分26通過剪切銷36保持軸向靜止，并防止輸出軸14進一步移動。

另一方面，如果向前推動輸出軸14的力相對較強，則剪切銷36中的剪切應力足以使它們塑性變形。剪切銷36的塑性變形允許后止擋環42和旋轉部分26沿著輸出軸14的抵靠表面74向前移動。因此，在(靜止的)后滑動軸承44和后止擋環42之間產生間隙75。隨著旋轉部分26向前移動，它迫使止推墊圈50前移，止推墊圈50反過來又迫使前滑動軸承52和傳力銷66前移。隨著前滑動軸承52前移，它使刮油密封件54(刮油密封件的徑向外部通過隔環58保持軸向靜止)變形，隨著傳力銷66前移，它們推動前止擋環56前移，這使前墊圈60變形。隨著旋轉部分26，后止擋環42以及止推墊圈50全部前移，潤滑墊48相似地移動。因此剪切銷36的變形允許緩沖托架72移向第一被動形態。

在緩沖托架72移動過程中，剪切銷36的變形消散碰撞能量的一部分，因此可能損壞致動器組件或工件的能量較少。此外，刮油密封件54和前墊圈60的變形消散額外的能量。另外，在該實施方式中，前滑動軸承52和后滑動軸承44與殼體24過盈配合，因此在殼體內向前移動它們的輸出軸14可以通過摩擦消散進一步的能量。如果碰撞力足夠高，則剪切銷36經歷的剪切變形的程度將足以沿著鍵32和殼體24之間的邊界使其斷裂為兩個部分36a，36b。一旦剪切銷36斷裂，緩沖托架72達到第一被動形態。圖5顯示了處于該第一被動形態時的緩沖托架72。

隨著剪切銷36斷裂(即，隨著緩沖托架72處于第一被動形態)，旋轉部分26不再與殼體24(以及外殼2)旋轉連接。因此旋轉部分26以及輸出軸14不再是旋轉靜止的，并且能夠圍繞輸出軸的縱軸旋轉。一旦輸出軸變得能夠自由旋轉，滾柱絲杠機構6(參見圖1)的螺紋中的摩擦將引起它旋 轉。因此，輸出軸14停止軸向移動，并且滾柱絲杠機構中的任何剩余能量(該剩余能量可能破壞致動器組件)被轉移為產生旋轉運動。例如，在沖頭28(參見圖1和圖2)可能與工件接觸并在滾柱絲杠機構6(參見圖1)中產生足以損壞它的負荷的情況下，由于輸出軸14能夠旋轉，從而允許潛在破壞性能量通過摩擦被消散，而輸出軸“靠慣性滑行”到停止。在輸出軸14旋轉時，通過傳力銷66阻止刮油密封件54旋轉。因此，刮油密封件的容納在鍵槽34中的部分必須分離并和輸出軸14一起旋轉，或者變形并從鍵槽34釋放。在任何一種情況下，這可以幫助消耗輸出軸14旋轉時的能量。

作為一個附加特征，在該實施方式中，通過止推墊圈50和殼體24的肩部70的接觸而限制緩沖托架72的向前移動超過第一被動形態。換句話說，肩部70提供限制表面。隨著止推墊圈50，旋轉部分26和后止擋環42接下來被阻止進行任何進一步的軸向移動，輸出軸14也被迫停止。這防止了輸出軸14在能量如上所述地消散和轉移之后殘余的任何線性慣性向前驅動輸出軸(當其旋轉時)，使其足以將滾柱12從滾柱螺母管8部分脫離。如果滾柱12變得部分脫離，例如如這里的情況一樣通過向前突出超過滾柱螺母管8的末端，則滾柱螺母管8和滾柱12之間的接合面積將減小。因此，這些部件中的任何負荷都將施加在更小的面積上，這會增加螺紋所承受的壓力，因此可能損壞螺紋。在該實施方式中，肩部70設置為防止滾柱12和滾柱螺母管8之間的任何脫離。但是，在其他實施方式中，螺紋構件8，10，12的螺紋可以足夠堅固以能夠承受部分脫離，此時肩部可以設置為防止脫離超出螺紋所能接受的范圍。

現在組合參考圖2和圖6，在緩沖托架72處于主動形態的情況下，當輸出軸14位于縮回位置時，設置在輸出軸14的遠端螺母20上的環形的抵靠表面76(“第二抵靠表面”的一個實施例)與前止擋環56接觸。如果輸出軸14被向后(在凸緣2和圖6中為向左)驅動超過縮回位置，則抵靠表面76 在前止擋環56上施加軸向力，將其向后推動。該軸向力從止擋環開始傳遞，通過傳力銷66和前滑動軸承52，通過止推墊圈50，到達旋轉部分26。如上所述，如果推動輸出軸14超過縮回位置的力相對較小，則剪切銷26會使緩沖托架72保持靜止，輸出軸將被迫停止。同樣，如果所述力相對較大，則剪切銷36將變形，并允許旋轉部分26軸向移動。剪切銷36的變形允許前止擋環56，前滑動軸承52，傳力銷66，止推墊圈50以及旋轉部分26都通過輸出軸14的抵靠表面76向后移動。隨著旋轉部分26向后移動，它迫使后止擋環42和后滑動軸承44也向后移動。隨著前止擋環56向后移動，它使刮油密封件54(刮油密封件的徑向外部通過殼體24的內徑減小的部分68保持軸向靜止)變形，并且隨著后滑動軸承44后移，它使后彈性擋圈46變形。由于旋轉部分26，后止擋環42和止推墊圈50全部后移，潤滑墊48也相似地移動。因此，潤滑墊72移向第二被動形態。

和緩沖托架72移向第一被動形態一樣，在緩沖托架72移向第二被動形態的過程中，能量通過剪切銷36和刮油密封件57(雖然并非前墊圈60)的變形，并通過滑動軸承44，52的移動被消散。此外，能量通過后彈性擋圈46的變形被消散。如果碰撞力足夠大，則剪切銷36經歷的變形程度將足以沿著鍵32和殼體24之間的邊界將每個剪切銷斷裂為兩部分36a，36b。一旦剪切銷36斷裂，緩沖托架72到達第二被動形態，如圖6所示。

和第一被動形態一樣，當緩沖托架72處于第二被動形態時，斷裂的剪切銷36，意味著旋轉部分26不再與殼體24(或外殼2)旋轉連接。因此旋轉部分26以及輸出軸14將圍繞輸出軸的縱軸旋轉，消散滾柱絲杠機構(圖1中的6)中任何殘余的能量，并阻止輸出軸進一步向后移動。

一旦緩沖托架72移至第一或第二被動形態，如果需要，通常希望檢查并維修致動器組件和/工件。當緩沖托架72處于第一或第二被動形態時輸出軸14將旋轉而不是線性移動，這一事實提供了額外的益處：一旦由于錯誤 而導致輸出軸移動超過伸出位置或縮回位置，在操作致動器1之前至少必須要替換剪切銷36。這樣就將在進行檢查之前錯誤地返修致動器組件的機會降低到最小限度。

在第一種實施方式的情況下，殼體24通過可移除的銷子安裝到外殼2上面(上面進行了解釋)，允許殼體容易地從外殼2移除，并再次容易地安裝到外殼上。銷子(不可見)可以從外殼2中的相應鉆孔中擰松，直到它們不再突出到殼體24中的鉆孔里面，這時可以將殼體拆下。接下來可以對行程限制組件22進行維修(例如，可以重新定位滑動軸承44，52，旋轉部分26，止擋環42，56，止推墊圈50以及潤滑墊48，以及更換剪切銷36，刮油密封件54和前墊圈60)。當線性致動器組件1閑置時，可以移除，維修并更換行程限制組件22。或者，可以拆下行程限制組件22并用備件更換，允許線性致動器組件1返修，同時在空閑時維修原裝行程限制組件22。

通過旋轉部分的軸向移動，能夠移至第一被動形態和第二被動形態的緩沖托架，例如如上所述，是特別有益的，因為它允許施加到緩沖托架上的軸向力確定它是否移至所述脫離形態或者一個脫離形態。反過來，這可以允許更精確地控制輸出軸能夠旋轉的點。例如，如果本發明應用于介紹部分中所描述的類型的線性致動器，由于螺紋構件能夠承受140Nm或140Kn，并且剪切銷的剪切平面從致動器軸線徑向外偏2cm，剪切銷的操作窗口將極大地增加。如果銷子被軸向力而不是扭矩剪切，當施加140kN的剪切負荷時，只要銷子可靠地斷裂螺紋構件將保持不受損壞。剪切銷必須抵抗4kN的剪切負荷而不會出現由于輸出軸在正常運行過程中施加的扭矩所產生的疲勞(如同前面所解釋的那樣)，這等于136kN的操作窗口，而不是3kN。因此，對剪切銷的尺寸和硬度的要求被極大地降低。

圖7至圖9顯示了本發明的第二種實施方式。第二種實施方式和第一種實施方式類似，因此這里只討論差異部分。第二種實施方式不使用可變形的 剪切銷。作為替代，殼體24包括單個銷子78，銷子78設計為在任何通常情況下(包括當輸出軸移動超過伸出位置或縮回位置時)都不變形。銷子78形成有突出部，該突出部容納在旋轉部分26外表面中的形式上為短鍵槽80的孔中。旋轉部分26還具有圍繞其外表面設置的一對形式上為凹槽82a，82b的環形空隙，每個凹槽基本上圍繞輸出軸的縱軸周向設置，并且每個凹槽與短鍵槽80鄰接。第二種實施方式中的緩沖托架72也包括通過后彈性擋圈46固定的后墊圈83。

殼體24的包括銷子78的軸向部分形成第一互鎖部分84，殼體24的包括短鍵槽80的軸向部分形成第二互鎖部分86。當緩沖托架處于主動形態時，如圖7和圖8所示，銷子78容納在短鍵槽80內。換句話說，第一互鎖部分84和第二互鎖部分86互鎖。短鍵槽80的側壁阻止旋轉部分26相對于外殼旋轉，因此輸出軸14能夠如前所述那樣進行線性移動。

如果輸出軸14以相對較小的力被向前(在圖7至圖9中為向左)驅動超過伸出位置，則滑動軸承44，52和前墊圈所提供的運動阻力足以使輸出軸停止。但是，如果輸出軸14被足夠大的力向前驅動，則如同第一實施方式所描述的那樣，旋轉部分26，前滑動軸承62，止擋環42，56，傳力銷66，潤滑墊48以及止推墊圈50在第一抵靠表面(圖5中的74)的作用下相對于殼體24軸向前移，并且前墊圈60變形。該軸向移動使旋轉部分26相對于銷子78移動，因此銷子突出到后凹槽82a，而不是進入短鍵槽80中。然后第一互鎖部分84和第二互鎖部分84不再互鎖，旋轉部分26自由旋轉，凹槽82a用作銷子78的周向跑道。此時，緩沖托架72處于第一被動形態，如圖9所示。如前所述，由于旋轉部分26能夠圍繞輸出軸的縱軸旋轉，可能造成損壞的剩余能量可以被轉移為產生輸出軸14的旋轉運動。

同樣，如果當緩沖托架72處于主動形態時輸出軸14被足夠的力向后驅動超過縮回位置，則旋轉部分26，前滑動軸承52，止擋環42，56，傳力銷 66，潤滑墊48和止推墊圈50在第二抵靠表面76的作用下相對于殼體24軸向后移，并且后墊圈83變形。這使得旋轉部分26相對于銷子78移動，因此銷子突出到前凹槽82b，而不是進入短鍵槽80中。再次地，第一互鎖部分84和第二互鎖部分84不再互鎖，旋轉部分26自由旋轉，凹槽82b用作銷子78的周向跑道。此時，緩沖托架72處于第二被動形態，并且再次地，可能造成損壞的剩余能量可以被轉移為產生輸出軸14的旋轉運動。

需要注意的是，在第二種實施方式中，緩沖托架72從主動形態移向第二被動形態過程中的力消散受限于滑動軸承44，52的移動以及前墊圈60或后墊圈83的變形。由于不需要更換剪切銷，因此更容易在緩沖托架72從主動形態移動之后重置致動器組件。下面將更詳細地討論這一點。

圖10至圖13顯示了本發明的第三種實施方式。第三種實施方式和第一種實施方式類似，因此這里也只討論其中的差異部分。在第三種實施方式中，在后滑動軸承44和后止擋環42之前具有軸向間隙88。后滑動軸承44具有容納在盲孔92中的四個周向隔開的盤簧90，每個盤簧穿過間隙88并抵靠在后止擋環42上。彈簧90保持壓縮在盲孔92的末端和后止擋環42之間。間隙88的存在允許使用相對于緩沖托架72的部件的軸向長度不那么精密的公差，因為間隙能夠適應緩沖托架的部件的長度變化。彈簧90將后滑動軸承44和緩沖托架72的剩余部件分開，確保間隙88的存在不允許緩沖托架72的任何部件在緩沖托架處于主動形態時發出嘎嘎聲或軸向漂移。第三種實施方式與第一種實施方式的差異還在于傳力銷66完全穿過前滑動軸承52，并抵靠在止推墊圈50上。

在第三種實施方式中，殼體24不包括保持器部分。作為替代，銷子直接地容納在殼體24的主體中的孔94，96中。圖11在殼體24頂部(從圖10的角度看)顯示了的孔94，96的特寫。該圖更清晰地顯示了孔96中的一個的形式為圓孔，該圓孔的尺寸設置為和它里面容納的剪切銷36摩擦配合， 另一個孔94的形式為短槽，該短槽與輸出軸的縱軸對齊。通過將孔設置為這種方式，允許銷36的變形在緩沖托架72從主動形態移向第一或第二被動形態期間剪切是交錯的。旋轉部分26一開始軸向移動(沿任一方向)，孔96中的剪切銷36就將開始變形。但是，在該初始階段，槽94中的剪切銷36將簡單地沿著槽的長度移動而不變形。只有當旋轉部分移動的足夠遠，銷子36到達槽94的末端時，銷子才會開始變形。同樣，當旋轉部分26移動的足夠遠，孔96中的剪切銷36完全斷裂時，槽94中的剪切銷將依然處于變形過程中(假定剪切銷都是一樣的)。這種交錯變形吸收了更大移動距離上的沖擊能量并減小致動器組件經受的沖擊力，降低了損壞的可能性。

圖12顯示了緩沖托架72處于第一被動形態的第三種實施方式的行程限制組件22。如圖所示，緩沖托架72向第一被動形態的移動和第一種實施方式中描述的過程基本上相同。但是，雖然在第一實施方式中該移動在后滑動軸承和后止擋環之間形成了間隙(圖5中的75)，但是在第三種實施方式中該間隙88已經存在了。因此緩沖托架72向第一被動形態的移動增加了該間隙88的軸向長度，于是允許彈簧90展開。此外，在該實施方式中，沒有軸向力通過前滑動軸承52傳遞。止推墊圈50和前止擋環56之間所有的軸向力的傳遞都只通過傳力銷66進行。也就是說，前滑動軸承52在緩沖托架72移向第一被動形態的過程中仍然移動(因為它抵靠在止推墊圈50上，止推墊圈50通過旋轉部分26移動，如同第一種實施方式所描述的那樣)，并起到使刮油密封件54變形的作用。

圖13顯示了具有緩沖托架處于第二被動形態的行程限制組件22。再次地，緩沖托架72向第二被動形態的移動和第一種實施方式中描述的過程基本上相同。但是，在第三種實施方式中，后滑動軸承44不軸向移動并且后彈性擋圈46不變形。相反，間隙88減小，彈簧90進一步壓縮(彈簧的這種變形消散了輸出軸的一部分能量)。后彈性擋圈46以及后滑動軸承44和 殼體24之間的摩擦結合具有足夠大的強度，因此一旦后止擋環42移動得足夠遠而抵靠在后滑動軸承上，則輸出軸(不可見)不能再進一步后移。在第三種實施方式中，前止擋環56的向后移動通過傳力銷66傳遞給止推墊圈50，并通過刮油密封件54傳遞給前滑動軸承52。由于傳力銷66在緩沖托架72移向第二被動形態的過程中不變形而刮油密封件54軸向壓縮，所以在止推墊圈50和前滑動軸承52之間出現間隙98。

圖14至17顯示了一種機構，通過該機構，鍵32能夠與旋轉部分26的剩余部分連接。將鍵32安全地固定在旋轉部分26內是特別重要的，這是為了在旋轉部分26經歷扭轉負荷的過程中使鍵32在孔35內搖晃的能力最小化，因為這種搖晃可能導致微動磨損。圖14至17所示的鍵保持機構對應于在第一，第二和第三種實施方式中使用的鍵保持機構，除了在每個機加工平面100上設置有肩部37。

每個孔35具有多個弧形棘爪102，在該示例中每個棘爪為半圓形的。每個棘爪102包括設置在它上面的螺紋。孔還具有不帶螺紋的額外的弧形棘爪104。這些棘爪作為對孔35的遠端表面進行機加工的副產品在制造過程中形成，并對鍵32的連接沒有作用。

這種設置的鍵32和第一至第三種實施方式中的鍵相同。每個鍵32具有前述的凸緣33以及一套弧形棘爪106(在第一至第三種實施方式的圖中不可見)。每個棘爪106形式上為盲孔的一段，并且限定端面108。

當鍵32插入到孔35中時，如前所述，它的凸緣33抵靠在孔的肩部37上，防止鍵徑向內移。當鍵32位于孔35中時，它的弧形棘爪106與孔的弧形棘爪102對齊，合作地形成圓柱形的鉆孔，定位螺釘39可以插入到該鉆孔中。由于棘爪102帶有螺紋，每個定位螺釘39可以擰到一個鉆孔中，并通過與孔35中的相應棘爪102的螺紋的螺紋嚙合110保持在位置上。通過與定位螺釘39接觸的棘爪的端面108防止鍵32徑向外移。

上述機構還在第一種實施方式中被用于將保持器部分連接至殼體。暫時地返回圖2至圖6，帶螺紋的弧形棘爪(不可見)設置在殼體24的主體中，并且分別在形式上為盲孔的一段的弧形棘爪(不可見)設置在保持器部分38中，定位螺釘40容納在由弧形棘爪合作形成的圓柱形盲孔中，并防止保持器部分38徑向外移。和鍵32不同，保持器部分38沒有凸緣。相反，通過和旋轉部分26的接觸防止它們徑向內移。在某些實施方式中，它們可通過定位螺釘40夾在旋轉部分26上，從而在旋轉部分軸向和/或旋轉移動的情況下通過摩擦阻力消散能量。

圖18顯示了另一種將鍵32保持在旋轉部分26內的機構。在該設置中，每個鍵32具有單個定位螺釘39，該定位螺釘39設置在鍵中的中心定位徑向對齊的螺紋鉆孔112內。螺紋鉆孔112與縱向對齊的鉆孔114相交，鉆孔114內容納有兩個保持銷116。在每個孔35的縱向遠端上設置有傾斜表面118。

為了將鍵32保持在孔35中，定位螺釘39擰緊為使其更深地進入到螺紋鉆孔112中。隨著定位螺釘39出現在縱向對齊的鉆孔114中，它將兩個保持銷116偏置分開(cam apart)以使它們從鍵突出并與傾斜表面118接觸。繼續擰緊定位螺釘39將迫使保持銷116進一步從鍵32中擠出，擠靠在傾斜表面上，因此傾斜表面徑向向內地對保持銷(以及整個鍵)產生凸輪作用。當鍵32徑向內移至它的凸緣(不可見)抵靠在前述肩部(不可見)上時，鍵32固定。

圖19至圖21顯示了本發明的第四種實施方式。和第一至第三種實施方式不同，實現(當緩沖托架72處于主動形態時)第四種實施方式的旋轉部分26與殼體24旋轉連接的機構不包括鍵32。在該實施方式中，旋轉部分包括平坦側橢圓形的插入部分120，插入部分120容納在形狀互補的槽122內。雖然槽122的形狀和插入部分120互補，但是它的軸向長度稍大，從而在插入部分的任一端提供軸向空隙124。

插入部分120通過剪切銷36’與殼體24(在該示例中為殼體24的保持器部分38)連接，該剪切銷的作用方式和第一和第三種實施方式中的剪切銷相同。總之，當緩沖托架72處于主動形態時，剪切銷36’旋轉連接旋轉部分26和殼體24，但是如果輸出軸14向緩沖托架72施加最夠大的軸向力，剪切銷36’則發生變形并斷裂，以允許旋轉部分旋轉。該實施方式的剪切銷36’具有通孔126，潤滑劑可以通過該通孔126注入到行程限制組件22中。通孔126通過定位螺釘128密封，從而防止潤滑劑漏出和/或污物進入。

和第一，第二及第三種實施方式不同，第四張實施方式的緩沖托架72不能移至第二被動形態。在這種情況下，它只能通過輸出軸14移動超過伸出位置而從主動形態(如圖19至圖21所示)移至第一被動形態。雖然這種設置只能保護致動器組件免受輸出軸14在一個方向上的超程所引起的損壞，但是這允許行程限制組件的結構更加簡單。例如，該實施方式不包括前止擋環或傳力銷。此外，由于不需要它傳遞輸出軸14向后沖擊所產生的力，前滑動軸承的形式可以是由彈性材料制成的吸能緩沖器52。反過來，這又允許在利用后彈性擋圈46將緩沖托架固定在位置上之前，通過軸向前推(輕壓緩沖器52’)緩沖托架而使緩沖托架“預加載”。插入部分120和槽122之間的軸向空隙124確保該預加載可以發生，猶如插入部分和槽精確配合，插入部分的軸向位置而非后彈性擋圈46的軸向位置將確定旋轉部分26在殼體24內的軸向位置。以這種方式預加載緩沖托架72是有益的，因為它擴散了輸出軸14正常往復移動過程中緩沖托架所經受的循環負荷，從而減少微動磨損和/或疲勞負荷的傳遞。此外，通過使用插入部分120防止在剪切銷36’上發生任何微動磨損(因為可能引起微動磨損的任何相對軸向移動都發生在插入部分120和孔122之間，而不是發生在剪切銷36’上)。通過防止剪切銷36’的微動磨損，它的精確尺寸以及使它變形所需的力(即，將緩沖托架72移至第一被動形態所需的力)在其整個壽命中都保持恒定。

如上所述，一旦行程限制組件的緩沖托架移至被動形態，如果需要，可能希望檢查并維修致動器組件和/或工件。因此，將行程限制組件設置為增加緩沖托架重置程序的復雜度是有益的。這可以降低在進行檢查之前就錯誤地返修行程限制組件的機會。圖22顯示了根據本發明的第五種實施方式的行程限制組件22，由于緩沖托架從主動形態偏置開，所以行程限制組件設置成這樣。第五種實施方式和第二種實施方式類似，因此這里只討論差異部分。

在第二種實施方式中，后止擋環42與后滑動軸承44接觸，因此止擋環的向后移動使后滑動軸承如上所述地向后位移。但是，在第五種實施方式中，在后止擋環42和后滑動軸承44之間存在軸向間隙88。后滑動軸承44具有容納在盲孔92中的四個周向隔開的盤簧90，每個盤簧穿過間隙88并抵靠在后止擋環42上。彈簧90保持壓縮在盲孔92的末端和后止擋環42之間。該設置與本發明的第三種實施方式描述的設置類似。如第三種實施方式所描述的那樣，間隙88的存在允許使用相對于緩沖托架72的部件的軸向長度不那么精密的公差，因為間隙能夠適應緩沖托架的部件的長度變化。

緩沖托架72向第一被動位置的移動(即，向前，在圖22中向右)和第二種實施方式中描述的過程相同。緩沖托架72向第二被動位置的移動和第二種實施方式中描述的方式類似，除了后滑動軸承44不位移。作為代替，如第三種實施方式描述的那樣，緩沖托架72朝向后滑動軸承44后移，軸向間隙88的尺寸減小并且彈簧90被壓縮。

同樣如第三種實施方式描述的那樣，彈簧90將后滑動軸承44和緩沖托架72的剩余部件分開，確保間隙88的存在不允許緩沖托架72的任何部件在緩沖托架處于主動形態時發出嘎嘎聲或向后漂移。在該實施方式中，彈簧90還起到將緩沖托架72從主動形態推開(在這種情況下，推向第一被動位置)的附加作用，從而更加難以(通過再次互鎖第一互鎖部分84和第二互鎖部分86)重置緩沖托架72。因此，(例如，熱衷于避免停工期并且不理解 不檢查行程限制組件22所帶來的潛在風險的操作員)不太可能過早地返修行程限制組件22。

雖然在某些情況下，行程限制組件的緩沖托架更加難以重置可能是優選的，但是在其他情況下，盡快并盡可能簡單地重置可能是優選的。例如，在操作員接受充分良好訓練，從而能夠自己進行必要檢查，減少過早返修行程限制組件的風險的情況下，有利的做法是使重置操作盡可能的簡單，從而減少機器停工期。圖23顯示了根據本發明的第六種實施方式的行程限制組件22，其包括幫助重置過程的特征。更具體地，緩沖托架72朝著主動形態偏置。第六種實施方式和第五種實施方式類似，因此這里只討論差異部分。

除了后止擋環42和后滑動軸承44之間的軸向間隙88，該實施方式包括止推墊圈50和前滑動軸承52之間的附加軸向間隙88’。此外，前滑動軸承52具有容納在盲孔(不可見)中的四個周向隔開的盤簧90’，每個盤簧穿過間隙88’并抵靠在止推墊圈50上。此外，在第六種實施方式中，傳力銷66完全穿過前滑動軸承52。它們從前止擋環56開始，通過前滑動軸承52并穿過間隙88’，抵靠在止推墊圈50上。

緩沖托架72向第二被動位置的移動(即，向后，在圖23中向左移動)和第五種實施方式中描述的過程相同。緩沖托架72向第一被動位置的移動和第五種實施方(以及第二種實施方式)式中描述的方式類似，除了前滑動軸承52不位移。作為代替，止推墊圈50的向前移動通過傳力銷66傳遞。這些銷子向前推動前止擋環42，使前墊圈60變形，而前滑動軸承52保持靜止，并且間隙88’的尺寸減小。

如前所述，彈簧90將后滑動軸承44和緩沖托架72的剩余部件分開，確保間隙88的存在不允許緩沖托架72的任何部件在緩沖托架處于主動形態時發出嘎嘎聲或向后漂移。同樣，彈簧90’確保間隙88’的存在不允許緩沖托架72的任何部件發出嘎嘎聲或向前漂移。

雖然在第五種實施方式中彈簧90將緩沖托架72從主動形態推開，從而使緩沖托架在主動形態下更加難以重置，但是在第六種實施方式中，彈簧90和彈簧90’起到將緩沖托架72朝著主動形態偏置的作用。在這種情況下，緩沖托架72通過彈簧90’從第一被動形態偏置向主動形態，通過彈簧90從第二被動形態偏置向主動形態。如果后止擋環42通過輸出軸(不可見)向前(在圖23中，向右)移動，使緩沖托架72移向第一被動形態，則間隙88的長度增大且間隙88’的長度減小。因此，彈簧90’被壓縮并由此提供恢復力，該恢復力的作用是向后推動止推墊圈50，從而使緩沖托架72返回至主動形態。同樣，如果前止擋環56通過輸出軸(不可見)向后移動，使緩沖托架72移向第二被動形態，則間隙88’的長度增大且間隙88的長度減小。因此，彈簧90被壓縮并由此提供恢復力，該恢復力的作用是向前推動后止擋環42，從而使緩沖托架72返回至主動形態。通過以這種方式將緩沖托架偏置向主動形態，在重置緩沖托架時為用戶提供幫助，使得該過程更快，更節省時間。

在該實施方式中，如果輸出軸(不可見)與前止擋環56接觸并開始使其后移，從而將緩沖托架72移向第二被動形態，則前滑動軸承52不移動。作為代替，前止擋環56移向前滑動軸承52并壓縮刮油密封件54，并且傳力銷66迫使止推墊圈50向后從前滑動軸承52移開。刮油密封件54的壓縮是有益的，因為它的徑向最靠里的部分被進一步徑向內移如同它是扁平的。這將刮油密封件54擠壓在輸出軸(不可見)上，增加輸出軸和刮油密封件之間的摩擦。反過來，這又幫助消散能量。此外，增加的摩擦阻力可以被控制器檢測到，并起到警示輸出軸(不可見)發生超程的作用。

在該實施方式中，當緩沖托架72處于主動形態時，每個彈簧90，90’呈現自然長度，彈簧90不固定至后止擋環42且彈簧90’不固定至止推墊圈50。因此，如果間隙88的長度增加，則彈簧90不再保持和后止擋環42的 接觸，如果間隙88’的長度增加，則彈簧90’不再保持和止推墊圈50的接觸。在第五種實施方式的一種修改中，每個彈簧90的后端固定至后滑動軸承44，并且前端固定至后止擋環42，每個彈簧90’的后端固定至后滑動軸承44，并且前端固定至后止擋環42。在該設置中，緩沖托架72朝著第一被動形態的移動不僅壓縮彈簧90’，還拉伸彈簧90，類似地，緩沖托架72朝著第二被動形態的移動不僅壓縮彈簧90，還拉伸彈簧90’。因此增加了用于將緩沖托架72偏置向主動位置的恢復力。

在第五種實施方式的另一種修改中，當緩沖托架72處于主動形態時，彈簧90和/或彈簧90’可以不呈現自然長度。例如，當緩沖托架72處于主動形態時，彈簧90，90’可以分別保持壓縮狀態。因此，緩沖托架72朝著被動形態中的一種的移動將壓縮一組彈簧90或90’，并允許其他彈簧返回至(或者，移動為更接近)它們的自然長度。當緩沖托架72處于主動位置時，彈簧90，90’的恢復力可能相等且相反，或者可能不相等(此時，緩沖托架將通過附加手段，例如銷子78和短鍵槽80之間的摩擦保持為主動形態)。

應該理解，在不偏離所附權利要求所限定的保護范圍的前提下，可以對上述設計進行許多修改。例如，雖然本發明在此描述了關于用于SPR的致動器組件，但是它同樣可以使用在任何其他合適的應用中，例如在其他類型的連接操作(例如，鉚接)中使用，或在用于施加負荷的致動器中使用，例如機械臂上使用的致動器。此外，雖然上述實施方式描述了行程限制組件與致動器外殼連接的設置，但是在其他實施方式中它可以與輸出軸連接。舉例來說，這種組件的形式可以是上述實施方式中的一種，其中部件的徑向位置顛倒(即，“里朝外翻個”)，外殼位于徑向最靠里的位置，緩沖托架從外殼同心地向外設置，并且鍵徑向地向外突出到致動器外殼中的鍵槽中。

雖然在上述實施方式中只有剪切銷被明確描述為“可變形元件”，但是應該理解，在緩沖托架從主動形態移動的過程中變形的任何元件都是可變形 元件的實施例。例如，第一種實施方式中的前墊圈構成可變形元件，壓力墊圈也一樣(這些部件中的每一個還是容納在支撐結構和緩沖托架中的環形空隙的可變形元件的例子)。另舉一例，第三，第五和第六種實施方式中的彈簧也構成可變形元件(在這種情況下，彈性可變形元件)。

雖然上述實施方式對關于馬達驅動的致動器(其中，電動馬達操作滾柱絲杠機構)的本發明進行了描述，但是本發明還可以在關于任何其他合適類型的致動器中使用。例如，本發明可以在使用液壓馬達或氣動馬達的致動器，和/或使用絲杠機構或滾珠絲杠機構的致動器中使用。

雖然上述實施方式描述了第一被動形態是緩沖托架在輸出軸被驅動超過伸出位置時到達的形態，但是這不應理解為限制性的。當輸出軸被驅動為超過縮回位置時緩沖托架所到達的形態同樣可以被視為構成第一被動形態。同樣，當輸出軸被驅動超過伸出位置時緩沖托架所到達的形態同樣可以被視為構成第二被動形態。

在上述實施方式中，滑動軸承形成過盈配合。但是，在其他設置中，可以在它們(或任何其他合適部件)和外殼之間設置一個或多個公差環。除了允許對外殼的內徑和軸承的外徑應用不那么嚴格的制造公差之外，使用公差環可以增加軸承在外殼內的軸向移動所產生的摩擦。反過來，這又會增加該移動所產生的能量，并進一步減少能夠引起損壞的碰撞能量。

或者，滑動軸承中的一個或多個可以與外殼一體。例如，可以修改第三種實施方式，使前滑動軸承由外殼的變窄的部分形成，傳力銷通過該變窄的部分突出。在這種設置中，前滑動軸承是軸向固定的。因此，當緩沖托架移至第一被動形態時，止推墊圈將仍然能夠向前移動，前滑動軸承的軸向長度將減小，從而在止推墊圈的前面提供間隙，止推墊圈可以移動到該間隙中。

雖然在本發明的第二種實施方式中第一互鎖部分的突出部徑向突出，但是在其他實施方式中它可以沿任意其他合適的方向突出。例如，它可以縱向 突出，在這種情況下，第一互鎖部分和第二互鎖部分將起到一對冠狀齒輪的作用。

雖然上面描述了使鍵能夠與旋轉部分連接的機構的多個例子，但是也可以使用任意其他合適的機構。例如，除了上述任何機構之外，或者作為上述任何機構的替代，鍵可以粘接，錫焊，釬焊或焊接到適當的位置上。此外，不同的鍵可以通過不同的機構安裝到旋轉部分上。

在任意上述實施方式中，可以通過行程限制組件以外的手段對緩沖托架移向特定的被動形態或移向某個被動形態期間或之后的能量消散進行補充。例如，可以通過控制系統監控(例如，通過一個或多個位置編碼器)輸出軸的軸向位置，并且在輸出軸超程的情況下，控制系統可以實施緊急程序。該程序可以包括開動緊急制動系統，該緊急制動系統設置為作用于諸如輸出軸或第一螺紋構件這樣的部件上，和/或使馬達沿著相反的方向旋轉第一螺紋構件，從而抵消輸出軸的現有(不需要的)運動。

雖然所描述的實施方式利用互鎖部分或剪切銷，但是在其他實施方式中，可以組合這些概念。例如，可以將第二種實施方式修改為包括從殼體突出到由止推墊圈前面的空間提供的空隙中的剪切銷和/或從殼體突出到由后后止擋環后面的空間提供的空隙中的剪切銷。前一種銷子將通過緩沖托架朝著第一被動形態的移動而變形，后一種銷子將通過緩沖托架朝著第二被動形態的移動而變形。此外，雖然在利用第一互鎖部分和第二互鎖部分的實施方式中描述了緩沖托架偏置向主動形態或從主動形態偏置開(從而獲得可以重置緩沖托架的便利)，但是這些想法也可以應用于其他實施方式(例如，利用剪切銷的實施方式)。

所描述和顯示的實施方式應該理解為說明性而非限制性的，可以理解的是，只顯示和描述了優選實施方式，落入本發明在權利要求中限定的范圍內的所有改變和修改也應受保護。就權利要求而言，當使用諸如“一個”，“一 者”，“至少一個”或“至少一部分”這樣的詞語來開始描述特征時，并不意味著將權利要求限制為只有一個所述特征，除非在權利要求中另有相反的說明。當使用“至少一部分”和/或“一部分”時，除非另有相反的說明，特征可以包括一部分和/或整個特征。

在合適的情況下，這里所描述的可選和/或優選特征可以單獨使用或互相組合在一起使用，特別是根據權利要求中描述的組合使用。例如，雖然僅在第三種實施方式中描述了可變形元件的交錯變形，但是應該理解，其他實施方式也可以利用該概念(相對于剪切銷或其他)。在合適的情況下，本發明的每個方面的可選和/或優選特征還可以用于本發明的任意其他方面。