CN111828554B - 旋转致动器 - Google Patents

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Abstract

旋转致动器用在用于车辆的线控换挡***(11)中。致动器包括马达(30)、输出轴(40)、减速器(50)和壳体(60)。马达具有马达轴(33)。输出轴与马达轴平行设置。减速器减小马达的转速，并将马达的旋转运动以减小后的转速传递到输出轴。壳体(60)容纳马达(30)和减速器(50)。壳体(60)包括容纳马达(30)的上壳体(61)和容纳减速器(50)的下壳体(62)。减速器(50)包括：第一减速器(71)，其包括嵌入在下壳体(62)的树脂部分中的齿圈(51)；以及平行轴型第二减速器(72)，其包括马达轴(33)上的驱动齿轮和输出轴(40)上的从动齿轮(54)。齿圈(51)包括环形齿轮部(73)和从环形齿轮部(73)的一端径向向内突出的盖(74)。

Description

旋转致动器
技术领域
本发明涉及一种旋转致动器。
背景技术
传统上，旋转致动器已被用作车辆的线控换挡***的驱动单元。例如，JP 2018-194087 A(专利文献1)公开了一种致动器，其具有两个轴，即马达的马达轴和与马达轴平行设置的输出轴。减速器设置于在马达和输出轴之间延伸的驱动力传递路径中。减速器包括由太阳齿轮和齿圈形成的第一减速器，以及驱动齿轮和与输出轴连接的从动齿轮形成的第二减速器。驱动齿轮和从动齿轮用作平行轴型齿轮。马达的转速通过第一减速器降低，通过第二减速器进一步降低，并且马达的旋转运动通过从动齿轮传递至输出轴。
马达和减速器被容纳在壳体中。壳体包括容纳马达的上壳体和容纳减速器的下壳体。第一减速器和第二减速器从马达沿着马达的轴向依此顺序设置。齿圈通过螺钉固定到上壳体。
发明内容
如专利文献1所公开，当将齿圈旋入上壳体时，需要螺钉作为紧固构件。另外，使用螺钉的组装过程将变得更加复杂。类似于上述的螺纹装置，当将齿圈压配合到上壳体中时，可能需要用于压配合的环作为上壳体中的紧固构件。因此，组装过程也将变得复杂。
鉴于上述情况而提供了本发明，并且本发明的目的在于提供一种无需紧固构件即可容易组装的旋转致动器。
本发明的一个方面是一种用于车辆的线控换挡***中的旋转致动器。致动器包括马达、输出轴、减速器和壳体。马达包括马达轴。输出轴与马达轴平行设置。减速器减小马达的转速并将马达的旋转运动以减小后的转速传递到输出轴。该壳体容纳马达和减速器。
壳体包括容纳马达的上壳体和容纳减速器的下壳体。减速器包括：第一减速器，其包括嵌入在下壳体的树脂部分中的齿圈；以及平行轴型第二减速器，其包括马达轴上的驱动齿轮和输出轴上的从动齿轮。齿圈包括环形齿轮部和从环形齿轮部的一端径向向内突出的盖。
通过例如***成型将齿圈嵌入壳体的树脂部分中，在组装过程中不需要将齿圈组装到壳体，并且不需要使用任何紧固构件。因此，可以减少部件的数量并且可以简化组装过程。
另外，由于齿圈具有盖，因此能够防止在壳体的制造过程中产生的树脂毛刺附着于齿圈的齿轮部。此外，由于齿圈与壳体一体地形成，所以可以避免在旋转致动器的运转期间齿圈发生变形，并且因此提高了齿轮效率。
如果将齿圈旋入上壳体，则必须使用定位销定位齿圈和上壳体。相反，根据本发明的一方面，其中，齿圈与下壳体一体地形成，可以防止齿圈和马达的转子彼此偏移，并且齿轮效率进一步提高。
附图说明
图1是示出线性换挡***的示意图，根据第一实施例的旋转致动器应用于该***。
图2是示出图1的换挡挡位切换机构的图。
图3是根据第一实施例的旋转致动器的剖视图。
图4是图3的IV部的放大图。
图5是根据第二实施例的围绕减速器的旋转致动器的放大图。
图6是根据第三实施例的围绕减速器的旋转致动器的放大图。
图7是根据第四实施例的围绕减速器的旋转致动器的放大图。
图8是根据第五实施例的围绕减速器的旋转致动器的放大图。
图9是根据另一实施例的围绕减速器的旋转致动器的放大图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述旋转致动器(以下称为“致动器”)的多个实施例。在这些实施例中，基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略其描述。
[第一实施例]
该致动器用作车辆的线控换挡***的驱动单元。
(线控换挡***)
将参照图1和图2描述线控换挡***的结构。如图1所示，线控换挡***11包括指示变速器12的换挡挡位的换挡操作装置13、驱动变速器12的换挡挡位切换机构14的致动器10、使致动器10通电的驱动电路15、和控制电路17。控制电路17基于换挡挡位的控制信号控制驱动电路15以驱动致动器10。驱动电路15和控制电路17构成电子控制单元18(以下称为ECU 18)。
如图2所示，换挡挡位切换机构14包括挡位切换阀20、制动弹簧21、制动杆22、驻车杆25和手动轴26。挡位切换阀20控制如图1所示的变速器12中液压操作机构的油压。制动弹簧21和制动杆22构造成保持换挡挡位。当通过将驻车杆24装配到变速器12的输出轴的驻车齿轮23中而将换挡挡位切换到驻车挡位时，驻车杆25限制输出轴的旋转。手动轴26与制动杆22一起旋转。
换挡挡位切换机构14使手动轴26与连接至驻车杆25和挡位切换阀20的阀体27的制动杆22一起旋转，以将驻车杆25和阀体27换挡至与目标换挡挡位对应的位置。线控换挡***11连接至致动器10以电动切换换挡挡位。
(致动器)
接下来，将描述致动器10的构造。如图3所示，致动器10包括作为驱动源的马达30、与马达30平行设置的输出轴40、减速器50、容纳该输出轴40和减速器50的壳体60、和旋转位置检测传感器80。减速器50被构造成减小马达30的转速并将马达30的旋转运动传递到输出轴40。
壳体60包括呈管状的上壳体61和呈杯状的下壳体62。上壳体61容纳马达30，下壳体容纳减速器50。上壳体61在上壳体61的一端63和另一端64之间包括间隔件65。上壳体61在间隔件65的靠近一端63的一侧容纳控制板66，控制板66具有所述驱动电路和所述控制电路(图1所示)。控制板66通过例如热熔接固定到间隔件65。控制板66被主要由铁制成的板盖67覆盖，以确保对控制板66的屏蔽。下壳体62被组装到上壳体61的另一端64。下壳体62包括管状突出部69，其远离上壳体61突出。手动轴26***到管状突出部69中。
上壳体61在另一端64处包括板壳68。马达30包括压配合到另一端64的板壳68的定子31、设置在定子31内侧的转子32和马达轴33，马达轴33配置为绕着旋转轴线AX1与转子32一起旋转。马达轴33由设置在板壳68处的轴承34和设置在下壳体63处的轴承35两者可旋转地支撑。马达轴33包括相对于旋转轴线AX1偏离的偏心部36。偏心部36在轴向上位于转子32与下壳体62之间。控制电路(图1所示)控制施加到构成定子31的三相绕组38的电力，使得马达30可在两个方向上旋转并且可停止在期望的位置。板盖67限定通孔，并且塞子39附接到该通孔中。如果致动器10损坏，则可以通过拆下塞子39来手动地旋转马达轴33。
减速器50包括：第一减速器71，其具有齿圈51和太阳齿轮52；以及第二减速器72，其具有作为所谓的平行轴型齿轮的驱动齿轮53和从动齿轮54。齿圈51与旋转轴线AX1同轴地设置。太阳齿轮52由装配在偏心部36中的轴承55绕着偏心轴线AX2可旋转地支撑。太阳齿轮52与齿圈51啮合并内接于齿圈51。在马达轴33的旋转过程中，太阳齿轮52进行行星运动，太阳齿轮52绕旋转轴线AX1公转并绕偏心轴线AX2自转。太阳齿轮52的旋转速度相对于马达轴33的旋转速度降低。太阳齿轮52限定孔56，用于传递马达轴33的旋转运动。
驱动齿轮53与旋转轴线AX1同轴地设置，并且通过装配在马达轴33中的轴承57绕旋转轴线AX1可旋转地支撑。驱动齿轮53包括突起58，该突起58***孔56中以接收太阳齿轮52的旋转。通过孔56和突起58之间的接合而将太阳齿轮52的旋转运动传递到驱动齿轮53。孔56和突起58用作传动机构59。从动齿轮54与平行于旋转轴线AX1且与管状突出部69位于同一轴线上的旋转轴线AX3同轴设置，并与驱动齿轮53啮合并外接于该驱动齿轮53。响应于驱动齿轮53绕旋转轴线AX1的旋转，从动齿轮54绕该旋转轴线AX3旋转。从动齿轮54的转速相对于驱动齿轮53的转速降低。
输出轴40形成为筒形，并且与旋转轴线AX3同轴地设置。间隔件65限定与旋转轴线AX3同轴的支撑通孔89。输出轴40通过第一轴环衬套46和第二轴环衬套47绕旋转轴线AX3可旋转地支撑。第一轴环衬套46和第二轴环衬套47分别装配到支撑通孔89和管状突出部69中。从动齿轮54是与输出轴40分开的部件。从动齿轮54通过装配至输出轴40的外部而机械连接至输出轴40，以将扭矩传递至输出轴。手动轴26***到输出轴40中并且通过例如花键配合连接到输出轴以接收旋转力。
输出轴40的一端41由第一轴环衬套46可旋转地支撑。输出轴40的另一端42由第二轴环衬套47可旋转地支撑。通过被夹持在第一轴环衬套46的第一轴环48和第二轴环衬套47的第二轴环49之间，从动齿轮54沿输出轴40的轴向方向被支撑。在另一个实施例中，通过被夹持在一对由壳体60、其它板等形成的支撑件之间，从动齿轮54可以沿轴向被支撑。
旋转位置检测传感器80包括磁路81和磁传感器82。磁路81附接至输出轴40。具体地，磁路81与保持件83和磁体84一体地形成。保持件83在保持件83推力方向上的位置受到上壳体61的限制，保持件83在保持件83径向上的位置还受到输出轴的限制。旋转位置检测传感器80检测输出轴40和与输出轴40一起旋转的手动轴26的旋转位置，并将检测结果输出到ECU18。在其它实施例中，磁路可设置在输出轴40处或与输出轴40一起旋转的元件(例如，手动轴)处。磁路的保持件可以与输出轴40或手动轴26一体地形成，并且磁路的磁体可以通过粘合或一体成型固定到保持件。
保持件83***到输出轴40的端部41中。O形环85设置在保持件83和端部41之间。保持件83在保持件83的面对输出轴40的端部限定带底孔86。将弹簧87装配到带底孔86中。弹簧87在减小手动轴26和带底孔86之间空间的方向上通过弹簧力保持形成于手动轴26端部的二面宽度部28。
X形环88设置在输出轴40的另一端42与管状突出部69之间。通常，密封元件可以用来密封致动器的传动机构与传动机构壳体之间的空间。然而，在本发明中，X形环88设置在另一端42与管状突出部69之间，从而无需如上所述的附加密封元件就可以保证在另一端42和管状突出部69之间的密封。
(减速器)
接下来，将描述减速器50及其周围部件的结构。如图4所示，第一减速器71被设置成靠近下壳体62，并且平行轴型第二减速器72被设置在马达30与第一减速器71之间。即，第二减速器72和第一减速器71从马达30开始依此顺序设置。驱动齿轮53和齿圈51在轴向上彼此不重叠。
齿圈51具有在其上形成有内齿的环形齿轮部73以及从靠近下壳体62的齿轮部73一端径向向内突出的环形板状盖74。在本实施例中，还形成有从靠近从动齿轮54的齿轮部73另一端径向向外突出的凸缘75。齿轮部73、盖74和凸缘75一体地形成为单个构件。
齿圈51固定于下壳体62。具体而言，齿圈51通过***成型而嵌入在下壳体62的树脂部分中，使得齿轮部73、盖74和凸缘75径向方向上的外壁表面与下壳体部分62的内壁表面紧密接触。
如上所述，在第一实施例中，致动器10包括马达30、与马达30的马达轴33平行设置的输出轴40、减小马达的转速并以减小后的转速将马达30的旋转运动传递给输出轴40的减速器50、以及容纳马达30和减速器50的壳体60。
壳体60包括靠近马达30定位的筒形的上壳体61和靠近减速器50定位的杯状的下壳体62。减速器50包括第一减速器71，该第一减速器71包括嵌入在下壳体62的树脂部分内的齿圈51；以及平行轴型的第二减速器72，该第二减速器72包括在马达轴33上的驱动齿轮53和在输出轴40上的从动齿轮54。齿圈51包括环形齿轮部73和从齿轮部73的一端径向向内突出的盖74。
通过将齿圈51嵌入到壳体60的树脂部分中，在组装过程中不需要将齿圈51组装到壳体60，并且不需要使用任何紧固装置。因此，可以减少部件的数量并且可以简化组装过程。
另外，由于齿圈51具有盖74，因此能够防止在壳体60制造时产生的树脂毛刺附着于齿圈51的齿轮部73。另外，由于齿圈51与壳体60一体形成，因此能够抑制在旋转致动器10运转期间齿圈51发生变形，并且，齿轮效率提高。
如果将齿圈拧入上壳体，则必须使用定位销定位齿圈和上壳体。相反，根据本实施例，其中齿圈51与下壳体62一体形成，在没有定位装置的情况下，可以防止齿圈51和马达30的转子32彼此偏移，因此，齿轮效率进一步提高。
此处，在比较例的旋转致动器中，第一减速器和平行轴型第二减速器从马达开始沿轴向依此顺序设置。齿圈被拧到上壳体。在这种结构中，齿圈不能被嵌入到壳体中。
相反，在第一实施例中，第一减速器71被设置成靠近下壳体62，并且平行轴型第二减速器72被设置在马达30和第一减速器71之间。即，第二减速器72和第一减速器71从马达30开始依此顺序设置。通过这种设置，齿圈51可以被嵌入壳体60中。
在第一实施例中，齿轮73和盖74一体形成为单个构件。结果，由于齿圈51形成为单个构件，所以可以避免部件数量的增加。
[第二实施例]
在第二实施例中，如图5所示，齿圈101的齿轮部103和盖104形成为单独的构件。齿轮部103和盖104由不同的材料制成。例如，齿轮部103由金属制成，而盖104由树脂制成。齿轮部103和盖104以齿轮部103和盖104彼此接触的状态被嵌入在下壳体62的树脂部分中。盖104的树脂的熔点被设定为高于下壳体62的树脂的熔点。由于齿轮部103和盖104以这种方式形成为不同的构件，因此，能够容易地形成齿轮部103的内齿，因此能够降低齿圈101的加工成本。在另一个实施例中，齿轮部和盖可以由相同的材料例如金属制成。
[第三实施例]
在第三实施例中，如图6所示，齿圈111的齿轮部113和盖114形成为单独的构件。齿轮部113和盖114由相同材料的金属制成，并且在将盖114压配合到齿轮部113的外侧的情况下嵌入到下壳体62的树脂部分中。与第二实施例一样，通过单独形成齿轮部113和盖114，可以降低齿圈111的加工成本。
[第四实施例]
在第四实施例中，如图7所示，在将盖124压配合到齿轮部123中的状态下将齿圈121嵌入下壳体62的树脂部分。通过将齿轮部123和盖124单独形成，与第二实施例一样，齿圈121的加工成本降低。
[第五实施例]
在第五实施例中，如图8所示，齿圈131具有从盖74的径向内端沿轴向远离太阳齿轮52突出的衬套76。在第一实施例中，衬套76与齿轮73和盖74一体形成为单个构件。结果，由于齿圈131形成为单个构件，所以与第一实施例一样，可以避免部件数量的增加。
轴承35被装配到衬套76中。结果，无需下壳体62就使齿圈131和转子32的定位被固定。因此，进一步防止齿圈131和转子32彼此偏移，从而提高了齿轮效率。
[其它实施例]
在其它实施例中，齿圈可以不需要具有凸缘。此外，在另一个实施例中，形成为单独构件的齿轮部和盖可以通过除了压配合之外的其它方式固定。此外，在又一个实施例中，如图9所示，衬套76可以直接支撑马达轴33。此外，在又一实施例中，第一减速器不必限于摆线型减速器，而可以是具有齿圈的另一种类型的减速器。
本发明不限于上述实施例，并且可以以各种不背离本发明宗旨的形式而实现。

Claims (4)

1.一种用在用于车辆的线控换挡***(11)中的旋转致动器，所述旋转致动器包括：
包括马达轴(33)的马达(30)；
与所述马达轴(33)平行设置的输出轴(40)；
减速器(50)，其减小所述马达的转速并将所述马达的旋转以减小后的转速传递到所述输出轴；和
容纳所述马达和所述减速器的壳体(60)，其中，
所述壳体包括容纳所述马达的上壳体(61)和容纳所述减速器的下壳体(62)，
所述减速器包括：第一减速器(71)，其包括嵌入在所述下壳体的树脂部分中的齿圈(51、101、111、121、131)；以及平行轴型第二减速器(72)，其包括在所述马达轴上的驱动齿轮(53)和在所述输出轴上的从动齿轮(54)，以及
所述齿圈包括环形齿轮部(73、103、113、123)和从所述环形齿轮部的在其靠近所述下壳体一侧的一端径向向内突出的盖(74、104、114、124)。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述环形齿轮部(73)和所述盖(74)形成为单个构件。
3.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述环形齿轮部(103、113、123)和所述盖(104、114、124)形成为单独的构件。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述齿圈(131)还包括沿所述齿圈的轴向从所述盖突出的衬套(76)。
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