CN108204449A

CN108204449A - 旋转致动器

Info

Publication number: CN108204449A
Application number: CN201711163920.5A
Authority: CN
Inventors: 粂干根; 内藤真治
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-06-26
Also published as: US10502305B2; DE102017121410A1; JP2018102050A; US20180172133A1

Abstract

旋转致动器包括前壳体(11)、中间壳体(12)以及后壳体(13)。中间壳体具有设置在齿轮机构(50,60)在径向方向上的外侧的环形部分(200)、从环形部分朝前壳体延伸为筒状且位于齿轮机构在径向方向上的外侧的前侧延伸部分(21)、从环形部分朝后侧壳体延伸为筒状且位于定子在径向方向上的外侧的后侧延伸部分(22)、从前侧延伸部分的外周壁在径向方向上向外凸出以与前壳体的内壁接触的多个前侧凸部(23)、以及从后侧延伸部分的内周壁在径向方向上向内凸出以与定子的外边缘部分接触的多个后侧凸部(24)。

Description

旋转致动器

技术领域

本公开涉及旋转致动器。

背景技术

通常，在车辆的换挡挡位变化装置中，电子控制单元检测由驾驶员所选择的换挡挡位，并且根据检测值驱动并控制旋转致动器，使得自动变速器的换挡挡位在线控换挡系统中变化。JP 5648564 B描述了一种线控换挡系统。

发明内容

在JP 5648564 B的线控换挡系统中，旋转致动器的输出单元连接到自动变速器的换挡挡位变化装置，并且自动变速器的换挡挡位可以通过从输出单元所输出的扭矩改变。

旋转致动器包括三个壳体，即前壳体，中间壳体以及后壳体，并且输出单元可旋转地设置在马达轴的径向外侧。马达轴具有由前壳体和后壳体可旋转地支撑的端部。齿轮机构设置在定子邻近前壳体的一侧以将马达轴的扭矩传递到输出单元。

在JP 5648564 B的旋转致动器中，从中间壳体的环形部分朝前壳体延伸的前侧延伸部分的外周壁的全部与前壳体的内壁接触。此外，从中间壳体的环形部分朝后壳体延伸为筒状的后侧延伸部分的内周壁的全部与定子的外边缘部分接触。因此，当在中间壳体、前壳体和定子之间的线性膨胀系数不同时，如果在高温环境中使用旋转致动器，则可能会在中间壳体、前壳体和定子之间产生较强应力。因此，可能在马达轴、定子和齿轮机构之间发生轴向偏移。因此，在操作时间时旋转部件之间的摩擦损失可能增加，并且从输出单元所输出的扭矩可能减少。为了限制这种扭矩减损，需要例如增大定子的尺寸，或者增加供应到旋转致动器的电流。

本公开的目的在于提供一种小尺寸旋转致动器，其中输出扭矩的减损和旋转部件之间的轴向偏移得以限制。

根据本公开的一个方面，旋转致动器包括：前壳体、中间壳体、后壳体、马达轴、定子、转子、齿轮机构以及输出单元。中间壳体设置在前壳体的开口处。后壳体通过中间壳体与前壳体相反设置以与前壳体和中间壳体界定空间。马达轴具有由前壳体和后壳体可旋转地支撑的端部。定子在所述空间中固定在后壳体的内侧。转子设置在定子的内侧以可以与马达轴一同旋转。齿轮机构在所述空间中相对于定子和转子邻近前壳体以传递马达轴的扭矩。输出单元设置为可以在马达轴在径向方向上的外侧旋转以输出由齿轮机构所传递的马达轴的扭矩。

中间壳体具有环形部分、前侧延伸部分、后侧延伸部分、多个前侧凸部以及多个后侧凸部。环形部分设置在齿轮机构在径向方向上的外侧。前侧延伸部分从环形部分朝前壳体延伸为筒状并且位于齿轮机构在径向方向上的外侧。后侧延伸部分从环形部分朝后壳体延伸为筒状并且位于定子在径向方向上的外侧。多个前侧凸部从前侧延伸部分的外周壁在径向方向上向外凸出以与前壳体的内壁接触。多个后侧凸部从后侧延伸部分的内周壁在径向方向上向内凸出以与定子的外边缘部分接触。

中间壳体具有从前侧延伸部分的外周壁在径向方向上向外凸出的前侧凸部，并且前侧凸部能够与前壳体的内壁接触。因此，中间壳体和前壳体之间的相对位置指定在垂直于轴线的方向上。此外，中间壳体的后侧凸部从后侧延伸部分的内周壁在径向方向上向内凸出并能够与定子的外边缘部分接触。因此，中间壳体和定子的相对位置指定在垂直于轴线的方向上。此外，定子固定到后壳体。因此，前壳体和后壳体之间的相对位置通过定子和中间壳体指定在垂直于轴线的方向上。前壳体和后壳体支撑马达轴以可以旋转。

在中间壳体、前壳体和定子之间的线性膨胀系数不同的情况下，当在高温环境中使用旋转致动器时，在中间壳体、前壳体和定子之间可能产生应力。在这种情况下，在马达轴、定子和齿轮机构之间可能发生轴向偏移。在本公开中，中间壳体的多个前侧凸部能够与前壳体的内壁接触，并且多个后侧凸部能够与定子的外边缘部分接触。因此，与前侧延伸部分的外周壁的全部与前壳体的内壁接触并且后侧延伸部分的内周壁的全部与定子的外边缘部分接触的常规旋转致动器相比，可以减少在中间壳体、前壳体和定子之间所生成的应力。因此，可以限制在马达轴、定子和齿轮机构之间发生轴向偏移。因为可以减少在操作时间时旋转部件之间的摩擦损失的增加，所以可以限制从输出单元所输出的扭矩减少。因此，不需要考虑到由于旋转组件之间的轴向偏移而产生的扭矩下降而增大定子的尺寸或增加供应到旋转致动器的电流。因此，可以在不增大旋转致动器的尺寸或不增加在操作时间时功率消耗的情况下增加输出扭矩。

附图说明

借助下文参照附图所做的描述，将使本公开的上述和其它目的、特征和优点更为明显。

图1是示出了根据第一实施例的旋转驱动装置的截面图；

图2是示出了第一实施例的旋转驱动装置所应用到的线控换挡系统的示意图；

图3是示出了在图1的箭头方向III上所见的第一实施例的旋转驱动装置的一部分的侧视图；

图4是从图1的箭头方向IV所见的视图；

图5是示出了从中间壳体一侧所见的第一实施例的旋转驱动装置的前壳体的视图；

图6是示出了从前壳体一侧所见的第一实施例的旋转驱动装置的中间壳体的视图；

图7是图6的部分VII的放大视图；

图8是图6的部分VIII的放大视图；

图9是沿着图6的线IX-IX所做的横截面视图；

图10是沿着图6的线X-X所做的横截面视图；

图11是示出了第一实施例的旋转驱动装置的定子的平面图；

图12是示出了图11的定子的齿的放大视图；

图13是从图9的箭头方向XIII所见的视图；

图14是图13的部分XIV的放大视图；

图15是示出了根据第二实施例的旋转驱动装置从前壳体一侧所见的中间壳体的视图；

图16是出了根据第二实施例的旋转驱动装置从后壳体一侧所见的中间壳体的视图。

具体实施方式

在后文中将参照附图描述本公开的实施例。在实施例中，对应于先前实施例中所描述的物体的部分可以分配以相同的附图标记，并且可以省略对该部分的冗余说明。当在实施例中仅描述构造中的一部分时，可以将另一个前述实施例应用于该构造的其它部分。即使未明确描述各部分可以组合，但是这些部分仍可以组合。如果组合中不存在损害，则即使未明确描述各实施例可以组合，这些实施例仍可以部分地组合。

(第一实施例)

图1所示的旋转致动器1例如用作改变车辆的自动变速器的换挡的线控换挡系统的致动器。

首先，说明线控换挡系统。如图2所示，除了旋转致动器1以外，线控换挡系统100还包括电子控制单元(ECU)2、换挡挡位转移装置110以及驻停转移装置120。旋转致动器1使换挡挡位转移装置110的作为驱动目标的手动轴101旋转，从而改变自动变速器108的换挡挡位。旋转致动器1的旋转由ECU 2控制。旋转致动器1例如附接到换挡挡位转移装置110的作为附接目标的壁部130。此外，旋转致动器1驱动换挡挡位转移装置110的手动轴101旋转，以便例如驱动驻停转移装置120的驻车杆121。

换挡挡位转移装置110包括手动轴101、止动板102、油压阀体104以及壁部130。壁部130容置手动轴101、止动板102以及油压阀体104。手动轴101穿过限定在壁部130中的孔部131(参照图1)，并且手动轴101的一个端部从壁部130凸出。

手动轴101的一个端部花键组合到旋转致动器1的输出单元86(稍后提及)。止动板102具有从手动轴101在径向方向上向外延伸的扇形，并且与手动轴101一体旋转。与手动轴101平行凸出的销103形成在止动板102中。

销103与油压阀体104的手动滑阀105的端部接合。因此，通过与手动轴101一体旋转的止动板102使手动滑阀105在轴向方向上往复运动。手动滑阀105在轴向方向上双向移动以改变到自动变速器108的油压离合器的油压供应路径。因此，油压离合器的接合状态改变，并且自动变速器108的换挡挡位变化。

止动板102在径向方向上的端部处具有凹部151、凹部152、凹部153以及凹部154。凹部151-154例如分别对应于P挡位、R挡位、N挡位以及D挡位，其是自动变速器108的换挡挡位。支撑在板式弹簧106的前端的限位器107与止动板102的凹部151-154中的任一个接合，并且手动滑阀105的位置确定在轴向方向上。

当通过手动轴101将扭矩从旋转致动器1添加到止动板102时，限位器107移动到邻近的凹部(凹部151-154中的任一个)。因此，手动滑阀105的位置在轴向方向上改变。

例如，在从图2的箭头方向Y所观看的情况下，当手动轴101顺时针旋转时，销103通过止动板102将手动滑阀105按压进油压阀体104中，并且油压阀体104中的油道按照D、N、R和P的顺序改变。因此，自动变速器108的换挡挡位按照D、N、R和P的顺序改变。

当手动轴101逆时针旋转时，销103将手动滑阀105从油压阀体104拉出，并且油压阀体104中的油道按照P、R、N和D的顺序变化。因此自动变速器108的换挡挡位按照P、R、N和D的顺序改变。因此，由旋转致动器1所旋转的手动轴101的旋转角度，即在旋转方向上的预定位置对应于自动变速器108的每个换挡挡位。

驻停转移装置120包括驻车杆121、驻车柱杆123以及驻停齿轮126。驻车杆121大致呈L形，并且止动板102连接到驻车杆121的一个端部上。锥形部122形成在驻车杆121的另一个端部上。驻车杆121将止动板102的旋转运动转换为线性运动，并且锥形部122在轴向方向上往复运动。驻车柱杆123与锥形部122的侧表面接触。因此，当驻车杆121往复运动时，驻车柱杆123围绕轴向部分124旋转。

突出部125形成为在驻车柱杆123的旋转方向上突出。当突出部125与驻停齿轮126的齿接合时，驻停齿轮126的旋转得以调控。因此，驱动轮通过驱动轴或差速齿轮(未示出)锁定。当驻车柱杆123的突出部125从驻停齿轮126的齿分离时，驻停齿轮126变得可旋转，并且驱动轮解锁。此后，说明旋转致动器1。

如图1所示，旋转致动器1具有壳体10、对应于旋转电机的马达3、对应于齿轮机构的减速齿轮50、输出齿轮81、输出单元86、轭90、作为第一磁通生成部分的磁体93、作为第二磁通生成部分的磁体94、以及作为磁通密度检测器的霍尔IC 141。

壳体10具有前壳体11、中间壳体12、后壳体13以及传感器壳体14。前壳体11例如由诸如铝的金属制成。中间壳体12、后壳体13以及传感器壳体14例如由树脂制成。

中间壳体12设置为与前壳体11的开口部分接触。后壳体13形成为带底筒形。后壳体13设置为与中间壳体12的与前壳体11相反的一侧接触。传感器壳体14形成为与前壳体11的与中间壳体12相反的一侧接触。在该实施例中，旋转致动器1附接到壁部130使得换挡挡位转移装置110的壁部130与后壳体13的与前壳体11相反的表面相对。

在中间壳体12插设在前壳体11和后壳体13之间的状态下，前壳体11和后壳体13利用螺栓4固定。因此，空间5形成在前壳体11、中间壳体12以及后壳体13的内部。

由橡胶制成的环形垫圈6设置在中间壳体12和后壳体13之间的接触部分处，并且由橡胶制成的环形垫圈7设置在中间壳体12和前壳体11之间的接触部分处。因此，在空间5的内部和外部之间不允许气体或液体通过。传感器壳体14利用螺栓15固定到前壳体11。

马达3是不使用永磁体来生成驱动力的三相无刷马达。马达3在空间5中形成为邻近后壳体13。即，马达3容置在壳体10中。马达3具有马达轴45、定子30、线圈33以及转子40。

马达轴45例如由金属制成。马达轴45具有一个端部部分46、大直径部分47、偏心部分48以及另一个端部部分49。一个端部部分46、大直径部分47、偏心部分48以及另一个端部部分49一体形成为以该顺序设置在马达轴45的轴线Ax1的方向上。

一个端部部分46形成为圆柱形。大直径部分47形成为外径大于一个端部部分46的外径的柱状，并且具有与一个端部部分46相同的轴线(轴线Ax1)。偏心部分48形成为外径小于大直径部分47的外径的柱状，并且偏心于作为马达轴45的旋转中心的轴线Ax1。即，偏心部分48形成为偏心于一个端部部分46和大直径部分47。另一个端部部分49形成为外径小于偏心部分48的外径的柱状，并且具有与一个端部部分46和大直径部分47相同的轴线(轴线Ax1)。

马达轴45的一个端部部分46由后轴承17可旋转地支撑，并且马达轴45的另一个端部部分49由前轴承16可旋转地支撑。在该实施例中，前轴承16和后轴承17例如是滚珠轴承。

前轴承16形成在后述的输出轴60的内侧。输出轴60由金属轴承18可旋转地支撑，该金属轴承18在前壳体11内部呈由金属制成的筒状。即，马达轴45的另一个端部部分49通过设置在前壳体11中的金属轴承18、输出轴60以及前轴承16而由前壳体11可旋转地支撑。马达轴45的一个端部部分46通过设置在后壳体13的底部中心处的后轴承17而由后壳体13可旋转地支撑。因此，马达轴45的相应端部由前壳体11和后壳体13可旋转地支撑。

定子30通过压配进金属板8中而固定到后壳体13上不可旋转，该金属板8形成为大约圆环状并且镶嵌模制到后壳体13上。即，定子30在空间5中固定到后壳体13的内部。

定子30由诸如铁的磁性材料制成的多个薄板在板的厚度方向上设置而形成。定子30具有定子芯31和定子齿32。定子芯31形成为环状。定子齿32形成为从定子芯31在径向方向上向内凸出。定子齿32以相等间隔设置在定子芯31的周向方向上。在该实施例中，形成12个定子齿32(参照图11)。

线圈33例如通过围绕由树脂制成的线圈架来缠绕铜线而形成为圆柱形，并且将线圈插入定子齿32中的每一个中。线圈33电连接到汇流条部分70。如图1所示，汇流条部分70形成在后壳体13的底部。待供应到线圈33的电力流进汇流条部分70中。汇流条部分70具有与定子30中的线圈33在线圈33的径向内侧连接的端子71。线圈33与端子71电连接。基于从ECU 2输出的驱动信号而将电力供应到端子71。

转子40设置在定子30在径向方向上的内侧。转子40由诸如铁的磁性材料制成的多个薄板设置在板的厚度方向上而形成。转子40具有转子芯41以及磁极42。转子芯41形成为环状，并且压配并固定在马达轴45的大直径部分47上。磁极42形成为在径向外侧从转子芯41朝定子30凸出。磁极42以相等间隔设置在转子芯41的周向方向上。在该实施例中，形成8个磁极42。由于转子芯41压配并固定在马达轴45上，所以转子40可以在定子30内部与马达轴45一起相对于定子30旋转。

当将电力供应到线圈33时，在线圈33内侧的定子齿32中产生磁力。因此，转子40的对应磁极42被牵引向定子齿32。例如，线圈33对应于诸如U相、V相和W相的三相。当由ECU 2按照U相、V相和W相的顺序切换供电时，转子40向周向方向上的一侧旋转。当按照W相、V相和U相的顺序使供电相反地变化时，转子40向周向方向上的另一侧旋转。因此，转子40可以通过借助切换向线圈33中的每一个的供电来控制在定子齿32中所产生的磁力而在设定方向上旋转。在该实施例中，旋转译码器72设置在后壳体13的底部和转子芯41之间。旋转译码器72具有磁体73、基底74以及霍尔IC 75。

磁体73是多极磁体，该多极磁体环形地形成且在周向方向上在N极和S极之间交替磁化。磁体73设置在转子芯41邻近后壳体13的端部处，并且具有与转子芯41相同的轴线。基底74固定到后壳体13的底部的内壁上。霍尔IC 75安装在基底74上以与磁体73相对。

霍尔IC 75具有霍尔装置以及信号转换电路。霍尔装置是利用霍尔效应的磁电变换元件，并且输出与由磁体73所生成的磁通密度成比例的电信号。信号转换电路将霍尔装置的输出信号变化为数字信号。霍尔IC 75通过信号引脚76将与转子芯41的旋转同步的脉冲信号输出到ECU 2。ECU 2可以基于来自霍尔IC 75的脉冲信号来检测转子芯41的旋转角度和旋转方向。减速齿轮50具有环齿轮51、恒星齿轮52以及输出轴60。

环齿轮51形成为环状，并且由诸如铁的金属制成。环齿轮51压配在镶嵌模制到中间壳体12的环形金属板9中。环齿轮51的外边缘部分具有在径向方向上向外延伸的耳部511。耳部511以规则间隔形成在环齿轮51在周向方向上的六个位置处。环齿轮51设置为使得耳部511装配在形成于板9的内边缘部分处的凹槽部分512中(参照图1和图3)。因此，环齿轮51固定为不可相对于中间壳体12旋转。环齿轮51固定到中间壳体12上以具有与马达轴45相同的轴线(轴线Ax1)。环齿轮51具有形成在内边缘部分的内齿53。凹槽部分52以规则间隔形成在板9在周向方向上的六个位置处。

恒星齿轮52形成为大致盘状，并且由诸如铁的金属制成。恒星齿轮52具有圆柱形凸出部分54，该圆柱形凸出部分形成为从距径向方向上一个表面的中心预定距离的位置处在厚度方向上凸出。凸出部分54以相等间隔形成在恒星齿轮52在周向方向的多个位置处。在该实施例中，例如，形成有九个凸出部分54(参照图3)。此外，恒星齿轮52的外边缘部分具有与环齿轮51的内齿53啮合的外齿55。恒星齿轮52通过设置在马达轴45的偏心部分48的周缘处的中间轴承19相对于马达轴45偏心设置且不可相对于马达轴45旋转。因此，当马达轴45旋转时，恒星齿轮52围绕自身轴线旋转并且在环齿轮51的内侧旋转，同时外齿55与环齿轮51的内齿53啮合。类似于前轴承16和后轴承17，中间轴承19例如是滚珠轴承。

输出轴60例如由诸如铁的金属制成。输出轴60具有输出管道部分61以及盘部分62，该输出管道部分呈大致筒状，该盘部分呈大致圆盘状。输出管道部分61通过设置在前壳体11内侧的金属轴承18而由前壳体11可旋转地支撑。输出管道部分61形成为具有与马达轴45的大直径部分47相同的轴线。前轴承16形成在输出管道部分61的内部。因此，输出管道部分61通过金属轴承18和前轴承16可旋转地支撑马达轴45的另一个端部部分49。

在空间5中，盘部分62形成为大致圆盘状以从输出管道部分61邻近恒星齿轮52的端部在径向方向上向外延展。盘部分62具有孔部63，并且恒星齿轮52的凸出部分54能够进入孔部63。孔部63形成为在厚度方向上穿过盘部分62。在该实施例中，孔部63对应于凸出部分54，并且形成在盘部分62在周向方向上的九个位置处(参照图3)。盘部分62的外边缘部分在周向方向上全部具有外齿64(参照图3)。

当恒星齿轮52围绕自身轴线旋转且在环齿轮51的内侧旋转时，输出轴60的盘部分62的孔部63的内壁被凸出部分54的外壁在圆盘部分64的周向方向上推动。因此，恒星齿轮52围绕自身轴线的旋转传递到输出轴60。与马达轴45的旋转速度相比，恒星齿轮52围绕自身轴线的旋转速度较慢。因此，马达3的旋转输出减缓并且从输出轴60输出。因此，环齿轮51、恒星齿轮52以及输出轴60充当齿轮机构。

输出齿轮81例如由诸如铁的具有相对较高强度的磁性材料制成。输出齿轮81形成为平板状。如图3所示，输出轴81具有环形部分801、扇形部分802以及外齿85。

环形部分801形成为环状。扇形部分802形成为从环形部分801的外边缘部分在径向方向上向外延展。在图3中，双点划线表示环形部分801和扇形部分802之间的边界。

外齿85形成在扇形部分802的外边缘部分在周向方向上的一部分中。输出齿轮81形成在中间壳体12和传感器壳体14之间使得外齿85与输出轴60的齿64啮合。因此，当驱动马达3旋转并且当输出轴60旋转时，输出齿轮81围绕环形部分801的轴线旋转。即，输出齿轮81通过从马达3的马达轴45所输出的扭矩而旋转。环形部分801的轴线是输出齿轮81的旋转中心C1。

输出单元86例如形成为大致圆柱状并且由诸如铁的具有相对较高强度的金属制成。输出单元86的端部的外壁与输出齿轮81一体形成以与输出齿轮81的环形部分801的内壁连接。因此，当输出齿轮81旋转时，输出单元86与输出齿轮81一起围绕旋转中心C1旋转。

输出单元86形成为使得与输出齿轮81相反的端部位于设置在中间壳体12中的筒形金属轴承87的内部。因此，输出单元86和输出齿轮81通过金属轴承87由中间壳体12可旋转地支撑。作为端子区域的花键沟槽861形成在输出单元86与输出齿轮81相反的端部的内壁中。

如图1所示，将输出单元86和手动轴101花键组合，换言之，线控换挡系统100的手动轴101的一个端部装配到输出单元86的花键沟槽861。因此，当马达轴45的旋转通过减速齿轮50和输出齿轮81传递时，输出单元86将马达3的马达轴45的扭矩输出到手动轴101。

如图3所示，轭90具有第一轭91以及第二轭92。第一轭91和第二轭91中的每一个由诸如铁的磁性材料所制成的圆形薄板成圆形地形成。第一轭91和第二轭92形成在传感器壳体14和输出齿轮81之间。第一轭91形成为沿着输出齿轮81的扇形部分802的未形成有外齿85的外边缘部分延伸。第二轭92形成在距第一轭91预定距离的位置处并且相对于第一轭91邻近输出齿轮81的旋转中心C1。

第一轭91和第二轭92沿着具有对应于输出齿轮81的旋转中心C1的中心的弧形Arc1形成。因此，作为沿着具有对应于旋转中心C1的中心的弧形Arc1的弧状间隙的弧隙S1形成在第一轭91和第二轭92之间。

作为第一磁通生成部分的磁体93插设在第一轭91的端部和第二轭92的端部之间。磁体91的S极侧与第一轭91的端部接触，并且N极侧与第二轭92的端部接触。

作为第二磁通生成部分的磁体94插设在第一轭91的另一个端部和第二轭92的另一个端部之间。磁体94形成为使得N极侧与第一轭91的另一个端部接触并且S极侧与第二轭92的另一个端部接触。

因此，从磁体93和94的N极所生成的磁通流入第一轭91和第二轭92中。此外，流动通过第一轭91和第二轭92的磁通作为第一轭91和第二轭92之间的弧隙S1中的泄漏磁通而流动。此外，从磁体93和94的N极所生成的磁通也流入由磁性材料制成的输出齿轮81中。

在该实施例中，第一轭91、第二轭92以及磁体93和94覆盖有由树脂制成的模制部分95。即，第一轭91、第二轭92以及磁体93和94由树脂所模制。

作为磁通密度检测器的霍尔IC 141镶嵌模制到从传感器壳体14朝输出齿轮81凸出的支撑部分142。即，霍尔IC 141邻近前壳体11定位。支撑部分142支撑霍尔IC 141。如图3所示，支撑部分142和霍尔IC 141位于弧隙S1中。即，霍尔IC 141设置在传感器壳体14中以可以在弧隙S1中相对于轭90移动。

类似于霍尔IC 75，霍尔IC 141具有霍尔装置以及信号转换电路。霍尔装置根据在弧隙S1中流动的泄漏磁通的密度输出信号。即，霍尔装置根据通过的磁通的密度输出信号。

输出齿轮81和输出单元86可以在外齿85在周向方向上的长度范围内旋转。即，输出齿轮81和输出单元86的可旋转范围对应于外齿85在周向方向上的长度范围。霍尔IC 141和支撑部分142可以相对于轭90从弧隙S1邻近磁体93的端部的邻近区域移动到弧隙S1邻近磁体94的端部的邻近区域。

霍尔IC 141将根据轭90的旋转位置的信号输出到ECU 2。ECU 2可以基于来自霍尔IC 141的信号来检测输出齿轮81和输出单元86的旋转位置。因此，ECU 2可以检测手动轴101的旋转位置以及自动变速器108的换挡挡位。

图3示出了从磁体93和94的N极所生成的并流动穿过轭90和输出齿轮81的磁通，以及在弧隙S1中流动的泄漏磁通。指示磁通的箭头的方向对应于磁通的方向，并且箭头线的长度对应于磁通密度的大小。

如图3所示，在弧隙S1中流动的泄漏磁通的密度在越靠近磁体93或磁体94的位置处越高，并且在越靠近弧隙S1的中心的位置处越低。此外，在弧隙S1中流动的泄漏磁通的方向在邻接弧隙S1的中心的磁体93一侧和磁体94一侧之间反向。因此，弧隙S1的中心处的磁通密度为0。在该实施例中，进一步设置有强制驱动轴160(参照图1和图4)。

强制驱动轴160形成为例如由金属制成的长条状，并且装备在输出单元86的轴线直线(Ax2)上与花键沟槽861相反的一侧上。在该实施例中，强制驱动轴160与输出单元86共轴形成。

如果输入扭矩，强制驱动轴160可以使输出单元86强制旋转。在该实施例中，当输出单元86由强制驱动轴160强制旋转时，手动轴101在一方向上旋转以解除驻车柱杆123的突出部分125和驻停齿轮126之间的接合，即，使得限位器107从凹部151(P挡位)移动到凹部154(D挡位)。例如，在换挡挡位为P挡位时旋转致动器1变得不可操作的情况下，可以通过手动旋转强制驱动轴160来解除P挡位(驱动轮的锁定)。

此后，详细描述该实施例的壳体10。如图5所示，前壳体11具有在邻近中间壳体12一侧形成为圆柱形的内壁111。内壁111具有圆柱壁112以及非圆柱壁113。圆柱壁112呈沿着虚拟圆柱表面所形成的弧状，该虚拟圆柱表面具有对应于马达轴45的轴线Ax1的轴线。圆柱壁112的弧状围绕轴线Ax1具有大约270度的角度，并且位于减速齿轮50和输出轴60的径向外侧(参照图1和图5)。即，圆柱壁112在对应于齿轮机构的减速齿轮50和输出轴60的径向外侧形成为位于周向方向的预定范围中。非圆柱壁113形成为非圆柱壁的两个端部与圆柱壁112的相应端部连接，并且位于输出齿轮81的径向外侧(参照图1和图5)。

如图6、图9和图13所示，中间壳体12具有环形部分200、平板部分201、孔部202以及圆柱形部分203。环形部分200形成为大致环状，并且位于环齿轮51的径向外侧。板9镶嵌模制到环形部分200使得内边缘部分和凹槽部分512暴露于环形部分200的内部(参照图9)。平板部分201形成为对应于输出齿轮81的形状的板状，并且与环形部分200一体形成使得外边缘部分与环形部分200的外边缘部分连接。孔部202形成为在厚度方向上穿过平板部分201。圆柱形部分203形成为圆柱状以从孔部202延伸到与前壳体11相反的一侧。输出单元86形成在孔部202和圆柱形部分203的内部。中间壳体12进一步具有前侧延伸部分21、后侧延伸部分22、前侧凸部23、后侧凸部24、前侧凹部25以及后侧凹部26。

前侧延伸部分21与环形部分200一体形成并且具有从环形部分200朝前壳体11延伸的圆柱状。前侧延伸部分21沿着围绕马达轴45的轴线Ax1的虚拟圆柱表面形成为大致圆柱状。前侧延伸部分21位于减速齿轮50的径向外侧(参照图1、图6和图9)。

前侧延伸部分21的外径小于前壳体11的圆柱壁112的内径。前侧延伸部分21的外周壁与前壳体11的圆柱壁112相对，并且可以在圆柱壁112和前侧延伸部分21之间形成大致圆柱形的间隙。

前侧延伸部分21在对应于板9的凹槽部分512的位置处具有分隔部分211。分隔部分211从前侧延伸部分21的内周壁在径向方向上向外延伸，并且多个分隔部分211形成为分隔前侧延伸部分21。因此，前侧延伸部分21在周向方向上由分隔部分211分隔成多个部分(参照图6和图9)。分隔部分211以约60度的间隔形成在前侧延伸部分21在周向方向上的六个位置处。因此，前侧延伸部分21在周向方向上分隔成六个部分。

后侧延伸部分22与环形部分200一体形成以从环形部分200朝后壳体13延伸为圆柱状。后侧延伸部分22沿着围绕马达轴45的轴线Ax1的虚拟圆柱表面形成为大致圆柱状。后侧延伸部分22位于定子30的径向外侧(参照图1、图9和图13)。

后侧延伸部分22的内直径设定为大于定子30的定子芯31的外直径。后侧延伸部分22的内周壁与定子芯31的外周壁相对，使得可以在定子芯31的外周壁和后侧延伸部分22之间形成大致圆柱形的间隙。前侧凸部23形成为从前侧延伸部分21的外周壁在径向方向上向外凸出。前侧凸部23形成为与前壳体11的圆柱壁112接触。

前侧凸部23在对应于板9的五个凹槽部分512的位置处形成在前侧延伸部分21上。即，前侧凸部23以约60度的间隔形成在前侧延伸部分21的周向方向上的五个位置处(参照图6)。

前侧凸部23具有与壳体11的圆柱壁112相对的相对表面231(参照图7)。相对表面231形成为与虚拟圆柱表面的一部分一致的弯曲表面状，并且相对表面231的曲率半径小于圆柱壁112的曲率半径。因此，前侧凸部23的相对表面231的一部分能够与圆柱壁112接触。在该实施例中，五个前侧凸部23中的至少一个与圆柱壁112接触。五个前侧凸部23中的每一个在中央被分隔(参照图6和图7)。即，五个前侧凸部23中的每一个在前侧延伸部分21的周向方向上被分成两个部分。

如图11所示，定子30进一步具有定子凸部35。定子凸部35与定子芯31一体形成以从定子芯31的外周壁在径向方向上向外凸出。定子凸部35在定子芯31与定子齿32相反的相反侧上以规则间隔形成在周向方向上的六个位置处。即，定子凸部35以约60度的间隔形成在定子芯31在周向方向上的六个位置处(参照图11)。

定子凸部35在与定子齿32相反的一侧具有弯曲表面351(参照图12)。弯曲表面351形成为与虚拟圆柱表面的一部分一致的弯曲表面状，并且弯曲表面351的曲率半径小于定子芯31的外周壁的曲率半径。因此，定子凸部35和弯曲表面351位于定子芯31的外周壁的径向外侧。

后侧凸部24形成为从后侧延伸部分22的内周壁在径向方向上向内凸出。后侧凸部24形成为与定子30的外边缘部分接触，更具体地，形成为与定子凸部35的弯曲表面351接触。

后侧凸部24形成在在后侧延伸部分22上对应于定子凸部35的位置处，该位置是对应于板9的凹槽部分512的位置之间的中间位置。即，后侧凸部24以约60度的间隔形成在后侧延伸部分22在周向方向上的六个位置处(参照图13)。

后侧凸部24具有与定子凸部35的弯曲表面351相对的相对表面241(参照图14)。相对表面241形成为与虚拟圆柱表面的一部分一致的弯曲表面状，并且相对表面241的曲率半径大于弯曲表面351的曲率半径。因此，后侧凸部24的相对表面241的一部分能够与弯曲表面351的一部分接触。在该实施例中，六个后侧凸部24中的至少一个与弯曲表面351接触。

如图6和图8所示，前侧凹部25形成为从前侧延伸部分21的内周壁在径向方向上向外凹进。两个前侧凹部25在前侧延伸部分21的周向方向上形成在分隔部分211之间。即，前侧凹部25的总数是十二个。环形部分200具有凹部204。凹部204形成为从环形部分200的内周壁在径向方向上向外凹进。两个凹部204在环形部分200的圆周方向上形成在对应于板9的凹槽部分512的位置之间。即，凹部204的总数为十二个。板9邻近前壳体11的端面暴露于凹部204。此外，十二个凹部204中的每一个连接到前侧凹部25。

如图13所示，后侧凹部26形成为从后侧延伸部分22的内周壁在径向方向上向外凹进。后侧延伸部分22形成在对应于板9的凹槽部分512的位置处。后侧凹部26以规则间隔形成在后侧延伸部分22在周向方向上的六个位置处。即，后侧凹部26以约60度的间隔形成在后侧延伸部分22在周向方向上的六个位置处。

此后，说明该实施例的旋转致动器1的生产方法。旋转致动器1的生产方法包括以下步骤。

(压板步骤)

将板9放置在安装台座(未示出)上，并且通过具有十二根杆的夹具将板9向下按压到安装台座上。夹具设置在对应于环形部分200的凹部204和前侧延伸部分21的前侧凹部25的位置处以向下按压板9。

(中间壳体形成步骤)

在压板步骤之后，考虑到组装中间壳体12和前壳体11之后前侧凸部23和圆柱壁112之间的轴向偏移方向和量并且考虑到组装中间壳体12和定子30之后后侧凸部24和定子凸部35之间的轴向偏移方向和量，选择并调整金属模以通过注射模制来形成中间壳体12。具有插入件的模可以用于形成前侧凸部23和后侧凸部24。在这种情况下，可以通过对该模调换插入件来调整前侧凸部23和后侧凸部24的凸出量。在通过上述步骤所形成的中间壳体12中，凹部204和前侧凹部25形成在对应于具有十二根杆的夹具的位置处。

根据本实施例，旋转致动器1包括前壳体11、中间壳体12、后壳体13、马达轴45、定子30、转子40、对应于齿轮机构的减速齿轮50和输出轴60、以及输出单元86。中间壳体12形成在前壳体11的开口处。中间壳体12设置在前壳体11和后壳体13之间，并且空间5限定在前壳体11和中间壳体12之间。马达轴45具有由前壳体11和后壳体13支撑的端部以可以旋转。定子30在空间5中固定在后壳体13的内部。转子40设置为可以在定子30的内侧与马达轴45一同旋转。减速齿轮50和输出轴60在空间5中相对于定子30和转子40邻近前壳体11定位，并且可以传递马达轴45的扭矩。输出单元86设置为可以在马达轴45的径向外侧旋转，并且能够输出马达轴45的由减速齿轮50和输出轴60所传递的扭矩。

中间壳体12具有环形部分200、前侧延伸部分21、后侧延伸部分22、前侧凸部23以及后侧凸部24。环形部分200形成在减速齿轮50的径向外侧。前侧延伸部分21从环形部分200朝前壳体11延伸为圆柱状，并且位于减速齿轮50的径向外侧。后侧延伸部分22从环形部分200朝后壳体13延伸为圆柱状，并且位于定子30的径向外侧。前侧凸部23从前侧延伸部分21的外周壁在径向方向上向外突出，并且形成为与前壳体11的内壁111接触。前侧凸部23是多个前侧凸部23中的一个。后侧凸部24从后侧延伸部分22的内周壁在径向方向上向内突出，并且形成为与定子30的外边缘部分接触。后侧凸部24是多个后侧凸部24中的一个。

在该实施例中，中间壳体12具有从前侧延伸部分21的外周壁在径向方向上向外凸出的前侧凸部23，并且前侧凸部23能够与前壳体11的内壁111接触。因此，中间壳体12和前壳体11之间的相对位置指定在垂直于轴线的方向上。此外，中间壳体12的后侧凸部24从后侧延伸部分22的内周壁在径向方向上向内凸出，并且能够与定子30的外边缘部分接触。因此，中间壳体12和定子30之间的相对位置指定在垂直于轴线的方向上。此外，定子30固定到后壳体13。因此，前壳体11和后壳体13之间的相对位置通过定子30和中间壳体12指定在垂直于轴线的方向上。前壳体11和后壳体13支撑马达轴45以可以旋转。

中间壳体12、前壳体11和定子30之间的线膨胀系数不同。因此，当在高温环境下使用旋转致动器1时，中间壳体12、前壳体11和定子30之间产生应力，并且可能在马达轴45、定子30和减速齿轮50及输出轴60之间发生轴向偏移。在本实施例中，如上所述，在中间壳体12中，多个前侧凸部23能够与前壳体11的内壁111接触，并且多个后侧凸部24能够与定子30的外边缘部分接触。因此，与前侧延伸部分的外周壁的全部与前壳体的内壁接触并且后侧延伸部分的内周壁的全部与定子的外边缘部分接触的常规旋转致动器相比，可以减少中间壳体12、前壳体11和定子30之间所产生的应力。因此，可以限制在马达轴45、定子30和减速齿轮50及输出轴60之间发生轴向偏移。因此，由于可以减少在操作时旋转部件之间的摩擦损失的增加，所以可以限制从输出单元86输出的扭矩降低。因此，不必因考虑到由旋转部件之间的轴向偏移导致的扭矩下降而增大定子30的尺寸或增加供应到旋转致动器1的电流。因此，在不增大旋转致动器1的尺寸或增加在操作时的功率消耗的情况下，可以增加输出扭矩。

此外，在制造过程中，考虑到组装中间壳体12和前侧壳体11之后前侧凸部23和圆柱壁112之间的轴向偏移方向和量以及组装中间壳体12和定子30之后后侧凸部24和定子凸部35之间的轴向偏移方向和量，可以通过选择并调整金属模来减少部件之间的轴向偏移。

根据本实施例，前侧凸部23中的至少一个在前侧延伸部分21的周向方向上被分隔。因此，可以减少前侧凸部23的刚度，并且可以进一步减少由中间壳体12和前壳体11之间的线膨胀差所导致的应力。因此，可以进一步限制可能发生在马达轴45、定子30和减速齿轮50及输出轴60之间的轴向偏移。

根据本实施例，中间壳体12进一步具有一个或多个前侧凹部25，这些凹部从前侧延伸部分21的内周壁在径向方向上向外凹进。因此，可以适当地降低前侧延伸部分21的刚度，并且可以进一步减少由中间壳体12和前壳体11之间的线膨胀差所导致的应力。因此，可以进一步限制可能发生在马达轴45、定子30和减速齿轮50及输出轴60之间的轴向偏移。

根据本实施例，中间壳体12由树脂制成，并且定子30和前壳体11由金属制成。因此，中间壳体12易于形成，并且由于前壳体11具有高刚度，所以减速齿轮50和输出轴60可以被稳定地支撑。

由于中间壳体12和定子30及前壳体11之间线膨胀差较大，所以在中间壳体12和定子30及前壳体11之间可能产生较强应力。如上所述，在该实施例中，即使部件之间的线膨胀系数不同，但是仍可以减少中间壳体12、前壳体11和定子30之间产生的应力。因此，在中间壳体12易于形成且减速齿轮50和输出轴60被稳定地支撑的同时，可以控制部件之间的轴向偏移。

(第二实施例)

图15和图16中示出了根据第二实施例的旋转致动器的一部分。第二实施例与第一实施例的不同之处在于中间壳体12的构造。

如图15所示，前侧凸部23以约120度的间隔形成在前侧延伸部分21在周向方向上的三个位置处。详细地，前侧凸部23形成在前侧延伸部分21在周向方向上的端部和中央。前侧凸部23在前侧延伸部分21上形成在对应于板9的凹槽部分512的位置处。在本实施例中，三个前侧凸部23中的至少一个与圆柱壁112接触。三个前侧凸部23中的每一个在中央被分隔(参照图15)。即，三个前侧凸部23中的每一个在前侧延伸部分21的周向方向上被分成两个部分。

如图16所示，后侧凸部24以约120度的间隔形成在后侧延伸部分22在周向方向上的三个位置处。具体地，后侧凸部24形成在对应两个前侧凸部23之间的中央的位置处。在本实施例中，三个后侧凸部24中的至少一个与弯曲表面351接触。三个后侧凸部24中的每一个在中央由后侧凹部26分隔(参照图16)。即，三个后侧凸部24中的每一个在后侧延伸部分22的周向方向上被分成两个部分。第二实施例中的其它构造与第一实施例的构造相同。

根据本实施例，后侧凸部24中的至少一个在后侧延伸部分22的周向方向上被分隔。因此，可以减少后侧凸部24的刚度，并且可以进一步减少由中间壳体12和定子30之间的线膨胀差所导致的应力。因此，可以进一步限制可能发生在马达轴45、定子30和减速齿轮50及输出轴60之间的轴向偏移。

根据本实施例，三个前侧凸部23以规则间隔形成在前侧延伸部分21的周向方向上。因此，中间壳体12和前壳体11可以通过前侧凸部23而彼此稳定地接合。因此，可以进一步限制中间壳体12和前壳体11之间的轴向偏移。此外，与配备有五个前侧凸部23的第一实施例相比，前侧凸部23易于形成。

根据本实施例，三个后侧凸部24以规则间隔形成在后侧延伸部分22的周向方向上。因此，中间壳体12和定子30可以通过后侧凸部24而彼此稳定地接合。因此，可以进一步限制中间壳体12和定子30之间的轴向偏移。此外，与配备有六个后侧凸部24的第一实施例相比，后侧凸部24能够易于形成。

(其它实施例)

多个前侧凸部23中的至少一个不需要在前侧延伸部分21的周向方向上被分隔。

前侧凸部23不需要以相等的间隔形成在前侧延伸部分21的周向方向上。形成在前侧延伸部分21的周向方向上的前侧凸部23的数目不受限制。然而，期望提供给三个或更多个前侧凸部23。

后侧凸部24不需要以相等的间隔形成在后侧延伸部分22的周向方向上。形成在后侧延伸部分22的周向方向上的后侧凸部24的数目不受限制。然而，期望提供三个或更多个后侧凸部24。形成在中间壳体12上的前侧凹部25的数目不受限制。中间壳体12不需要具有前侧凹部25。

中间壳体12可以由树脂以外的材料制成。前侧壳体11可以由金属以外的材料制成。本公开适于应用到中间壳体12、前壳体11和定子30之间的线膨胀系数不同的构造。可以不设置强制驱动轴160。

输出单元86可以形成在前壳体11中。手动轴101可以连接到邻近前壳体11的输出单元86并且输出单元86可以在邻近前壳体11的一侧输出扭矩。齿轮机构可以具有增加扭矩速度的增速齿轮而非减速齿轮50。旋转电机可以是三相无刷马达以外的马达。限定在止动板上的凹部的数目不受限制。即，本公开所应用于的自动变速器的档位的数目不限制为四个。

如上所述的实施例，除了HV(混合动力车辆)的在“P”、“R”、“N”和“D”四个位置之间变动的无极变速器(CVT)或自动变速器(A/T)以外，线控换挡系统可以用于例如在“P”或“非P”两个位置之间切换EV(电动车辆)或HV(混合动力车辆)的驻停机构的档位。旋转致动器可以应用于作为驱动或附接目标的除了车辆用线控换挡系统的换挡挡位转移装置以外的设备或驻停转移装置。

这种改变或修改应该理解为处于本公开的所附权利要求所界定的范围内。

Claims

1.一种旋转致动器，包括：

前壳体(11)；

中间壳体(12)，其设置在所述前壳体的开口处；

后壳体(13)，其通过所述中间壳体与所述前壳体相反设置以与所述前壳体和所述中间壳体一起限定空间(5)；

马达轴(45)，其具有由所述前壳体和所述后壳体可旋转地支撑的端部；

定子(30)，其在所述空间中固定在所述后壳体的内侧；

转子(40)，其设置在所述定子的内侧以能够与所述马达轴一同旋转；

齿轮机构(50,60)，其在所述空间中相对于所述定子和所述转子邻近所述前壳体定位，以传递所述马达轴的扭矩；以及

输出单元(86)，其设置为能够在所述马达轴在径向方向上的外侧旋转，以输出所述马达轴的由所述齿轮机构传递的所述扭矩，其中

所述中间壳体具有

环形部分(200)，其设置在所述齿轮机构在所述径向方向上的外侧，前侧延伸部分(21)，其从所述环形部分朝所述前壳体延伸为筒状并且位于所述齿轮机构在所述径向方向上的外侧，

后侧延伸部分(22)，其从所述环形部分朝所述后壳体延伸为筒状并且位于所述定子在所述径向方向上的外侧，

多个前侧凸部(23)，其从所述前侧延伸部分的外周壁在所述径向方向上向外凸出，以与所述前壳体的内壁接触，以及

多个后侧凸部(24)，其从所述后侧延伸部分的内周壁在所述径向方向上向内凸出以与所述定子的外边缘部分接触。

2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中

所述多个前侧凸部中的至少一个在所述前侧延伸部分的周向方向上被分隔。

3.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中

所述多个后侧凸部中的至少一个在所述后侧延伸部分的周向方向上被分隔。

4.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中

所述前侧凸部以规则间隔限定在所述前侧延伸部分在周向方向上的三个位置处。

5.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中

所述后侧凸部以规则间隔限定在所述后侧延伸部分在周向方向上的三个位置处。

6.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中

所述中间壳体进一步具有至少一个前侧凹部(25)，所述至少一个前侧凹部从所述前侧延伸部分的所述内周壁在所述径向方向上向外凹进。

7.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中

所述中间壳体由树脂制成，并且

所述定子和所述前壳体由金属制成。