CN111828555A - 旋转致动器 - Google Patents

Abstract

旋转致动器(10)用于车辆线控换挡系统(11)中。致动器包括马达、减速器、输出轴、固定构件和限定销(53)。减速器包括齿圈和太阳齿轮并降低马达转速。太阳齿轮从齿圈内侧与齿圈啮合。输出轴以减速器降低的转速输出马达旋转。固定构件围绕减速器设置。限定销设置在固定构件中。限定销构造成防止太阳齿轮移动，同时允许太阳齿轮绕马达旋转轴线公转并绕与旋转轴线偏心的偏心轴线自转。限定销是与固定构件分开的构件。限定销强度等于或大于从太阳齿轮接收的最大扭矩反作用力。限定销具有与太阳齿轮接合的接合部。接合部和太阳齿轮的硬度差定义为第一硬度差。固定构件和太阳齿轮的硬度差定义为第二硬度差。第一硬度差设定为小于第二硬度差。

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，已知用作车辆的线控换挡系统的驱动单元的旋转致动器。专利文献1(JP2016-223526A)公开了一种致动器，其中，通过设置在马达的旋转轴和输出轴之间的减速器中的限定销来限制太阳齿轮的运动。限定销与固定构件一体地形成为单个部件。

发明内容

然而，由于限定销与固定构件一体地形成为单个部件，因此担心会降低限定销的位置精度、限定销的强度可能不足、以及限定销会磨损。

鉴于上述情况做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种旋转致动器，其防止限定销的位置精度的劣化、限定销的强度不足以及调节消的磨损。

本发明的一个方面是一种用于车辆的线控换挡系统中的旋转致动器。致动器包括马达、减速器、输出轴、固定构件和限定销。减速器包括齿圈和太阳齿轮并且减速器减小马达的转速。太阳齿轮从齿圈的内侧与齿圈啮合。输出轴通过减速器以降低的转速输出马达的旋转。固定构件围绕减速器设置。限定销设置在固定构件中。限定销被构造成防止太阳齿轮运动，同时允许太阳齿轮绕马达的旋转轴线公转并且绕与该旋转轴线偏心的偏心轴线自转。限定销是与固定构件分开的分开构件。限定销的强度等于或大于从太阳齿轮接收的最大扭矩反作用力。限定销具有与太阳齿轮接合的接合部。接合部和太阳齿轮之间的硬度差被定义为第一硬度差。固定构件和太阳齿轮之间的硬度差被定义为第二硬度差。第一硬度差被设定为小于第二硬度差。

根据一个方面，由于限定销是与其中设置有限定销的固定构件分开的分开构件，所以可以抑制限定销的位置精度的降低。另外，通过考虑到限定销的强度和硬度差来提供限定销，可以避免限定销的强度不足和磨损。

附图说明

图1是示出应用根据第一实施例的旋转致动器的线控换挡系统的示意图。

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横截面图。

图4是沿着图3的线IV-IV截取的减速器的截面图。

图5是根据第二实施例的旋转致动器的横截面图。

图6是根据第三实施例的限定销的示意图。

图7是图6的竖直横截面图。

图8是根据第四实施例的旋转致动器的横截面图。

图9是根据第四实施例的限定销的示意图。

图10是图9的周向止动件的平面横截面图。

图11是根据第五实施例的限定销的示意图。

图12是图11的周向止动件的平面横截面图。

图13是根据第六实施例的限定销的示意图。

图14是图13的周向止动件的平面横截面图。

图15是根据第七实施例的限定销的示意图。

图16是图15的竖直横截面图。

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系统的驱动单元。

(线控换挡系统)

将参照图1和图2描述线控换挡系统的构造。如图1所示，线控换挡系统11包括指示变速器12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以及控制电路17。控制电路17基于用于换挡挡位的控制信号控制驱动电路15来驱动致动器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，其控制对变速器12中的液压操作机构的液压压力供应；制动弹簧21和制动杆22，其被构造成保持挡位；以及驻车杆25，其在换挡挡位切换到驻车挡位时通过将驻车杆24装配到变速器12的输出轴的驻车齿轮23中来防止输出轴旋转；以及手动轴26，其与制动杆22一起旋转。

换挡挡位切换机构14使手动轴26与连接至驻车柱25和挡位切换阀20的阀体27的制动杆22一起旋转，以将驻车柱25和阀体27变换至对应于目标换挡挡位的位置。线控换挡系统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：马达30，其作为驱动动力源；减速器50，其减小马达30的转速；输出轴40，其以减小的速度输出旋转；以及壳体60，其容纳马达30、减速器50和输出轴40。

壳体60包括筒形上壳体部61和杯状下壳体部62。间隔件65形成在上壳体61的一端63和另一端64之间。其上安装有驱动电路15和控制电路17(参照图1)的板66设置在一端63的内侧。板66例如通过热锻而固定至间隔件65。板66被板盖67覆盖，从而确保了对板66的遮蔽(防水)。下壳体部62附接到另一端部64。下壳体部62包括远离上壳体61突出的筒状突出部69。手动轴26插入筒状突出部69中。

马达30包括：定子31，其被压配并固定到另一端64处的板壳68中；转子32，其设置在定子31内侧；以及旋转轴33，其与转子32一起绕旋转轴线AX1旋转。旋转轴33由设置在板壳68中的轴承34和设置在下壳体部62中的马达轴承35两者可旋转地支撑。此外，旋转轴33在转子32面对下壳体部62一侧上的位置处具有与旋转轴线AX1偏心的偏心部36。马达30能够通过由控制电路17控制供应至构成定子31的三相绕组38的电流而双向旋转(见图1)，并且还能够停止在所需的旋转位置处。板盖67具有通孔并且塞子39附接到该通孔。当发生故障时，旋转轴33可以在拆卸塞子39之后手动旋转。

如图3和图4所示，减速器50包括齿圈51、太阳齿轮52和从动齿轮55。齿圈51是两齿齿轮并且具有内齿56和外齿57。齿圈51与旋转轴线AX1同轴地设置并且由设置在下壳体部62中的齿轮轴承58可旋转地支撑。

太阳齿轮52由装配至偏心部36中的轴承37绕偏心轴线AX2可旋转地支撑。太阳齿轮52与齿圈51啮合并紧密地嵌合在齿圈51内侧。即，太阳齿轮52从齿圈5内侧与齿圈51啮合。当旋转轴33旋转时，太阳齿轮52进行行星运动，其中太阳齿轮52绕旋转轴线AX1公转并绕偏心轴线AX2自转。太阳齿轮52限定了沿轴向方向穿透太阳齿轮52的八个通孔59。通孔59沿太阳齿轮52的周向方向以相等的间隔设置。与对应的通孔59接合的限定销53限制太阳齿轮52移动，同时允许太阳齿轮52进行行星运动。太阳齿轮52的旋转速度相对于旋转轴33的旋转速度降低，并且太阳齿轮52的旋转被传递到齿圈51。

从动齿轮55与平行于AX1的输出轴线AX3同轴地设置。从动齿轮55与外齿57啮合以外接齿圈51。即，从动齿轮55从齿圈51的外侧与外齿57啮合。经由太阳齿轮52和内齿56之间的啮合传递至齿圈51的旋转从外齿57传递到从动齿轮55。当齿圈51绕旋转轴线AX1旋转时，从动齿轮55绕旋转轴线AX3旋转。

输出轴40具有筒形状并且与旋转轴线AX3同轴地设置。间隔件65具有与旋转轴线AX3同轴的支撑通孔89。输出轴40由装配在支撑通孔89中的第一凸缘衬套46和装配在筒状突出部69内部的第二凸缘衬套47绕旋转轴线AX3可旋转地支撑。从动齿轮55装配到输出轴40外侧并连接到输出轴40以传递旋转。手动轴26插入到输出轴40中并且通过例如花键配合而联接到输出轴40从而传递旋转。

致动器10还包括支撑构件54和限定销53。支撑构件54包括小筒体48、大筒体49和底部80。小筒体48径向向外装配到马达轴承35并支撑马达轴承35。大筒体49径向向外装配到齿轮轴承58并支撑齿轮轴承58。底部80位于小筒体48和大筒体49中远离太阳齿轮52的位置处。限定销53从底部80的位于小筒体48和大筒体49之间的区域朝太阳齿轮52突出。支撑构件54通过插入成型嵌入在下壳体部62中并由下壳体部62保持。另外，支撑构件54限定沿旋转轴33的轴向方向穿透支撑构件54的通孔41。每个通孔41在马达轴承35的径向方向上位于大筒体49与对应限定销53之间。多个通孔41在马达轴承35的周向方向上以相等的间隔设置。

限定销53与支撑构件54使用相同的材料一体地形成。每个限定销53是与下壳体部62分开的分开构件并且具有等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力的强度。每个限定销53在旋转轴33的径向方向上位于马达轴承35和齿轮轴承58之间。限定销53插入到通孔59中并与通孔59的内壁接合。限定销53构造成防止太阳齿轮52移动，同时允许太阳齿轮52绕马达30的旋转轴线公转并绕与该旋转轴线偏心的偏心轴线自转。限定销53包括接合部42。接合部42和太阳齿轮52之间的硬度差被定义为第一硬度差。将下壳体部62和太阳齿轮52之间的硬度差定义为第二硬度差。在本实施例中，第一硬度差被设定为小于第二硬度差。

下壳体部62围绕减速器50设置并且是用于固定限定销53的固定构件。

如以上在第一实施例中所述，当旋转轴33旋转时，太阳齿轮52执行行星运动，其中太阳齿轮52绕旋转轴线AX1公转并且绕偏心轴线AX2自转。限定销53与太阳齿轮52的通孔59接合以限制太阳齿轮52移动，同时允许太阳齿轮52进行行星运动。每个限定销53是与作为固定构件的下壳体部62分开的分开构件并且具有等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力的强度。将限定销53的接合部42和太阳齿轮52之间的第一硬度差设定为小于下壳体部62和太阳齿轮52之间的第二硬度差。

由于限定销53是与下壳体部62分开的分开构件，因此，能够避免相对于旋转轴33的位置精度劣化。相反，如果限定销53与树脂壳体一体形成为单个构件，则限制销53的位置精度将由于树脂模制收缩而降低。此外，当限定销53与金属壳体一体形成为单个构件时，限定销53的位置精度将取决于通过加工模制壳体来制造限定销53时的加工精度的影响。

由于限定销53的强度等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力，因此可以防止限定销53断裂。由于限定销53中的每一个的接合部42与太阳齿轮52之间的第一硬度差被设定为小于下壳体部62与太阳齿轮52之间的第二硬度差，因此与限定销53与下壳体部62一体形成为单个构件的情况相比，可以更有效地防止限定销53磨损。

限定销53通过模制被保持在下壳体部62中。因此，可以容易地固定限定销53。

支撑构件54支撑马达轴承35和齿轮轴承58。此外，由于限定销53与支撑构件54一体形成为单个构件，因此可以防止限定销53从相应的轴承偏移，因此可以抑制齿轮的传动效率的降低。

此外，支撑构件54限定在旋转轴33的轴向方向上穿透支撑构件54的通孔41。多个通孔41在马达轴承35的周向方向上以相等的间隔形成。每个通孔41用作使支撑构件54与下壳体部62接合的止动件。

(第二实施例)

除了以下构造之外，第二实施例与第一实施例相同。如图5所示，在本实施例中，省去了在第一实施例中描述的支撑构件54，并且每个限定销81构成单个构件并且通过压配合而由下壳体部62保持。每个限定销81是与下壳体部62分开的分开构件并且具有等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力的强度。每个限定销81的接合部42和太阳齿轮52之间的第一硬度差被设定为小于下壳体部62与太阳齿轮52之间的第二硬度差。如上所述，即使限定销81通过压配合到下壳体部62中而由下壳体部62保持，如果限定销81具有与第一实施例相同的构造，则可以获得与第一实施例相同的优点。

(第三实施例)

除了以下构造之外，第三实施例与第一实施例相同。如图6和图7所示，限定销82设置成从下壳体部62朝太阳齿轮突出并且包括位于限定销82的近端部分处的凸缘70。凸缘70包括沿限定销82的轴向方向与下壳体部62接触的接触部71。接触部71是环形表面并且跨过限定销82的整个周向与下壳体部62接触。利用这种构造，当限定销82从太阳齿轮52接收扭矩反作用力F时，可以限制限定销82脱落。

(第四实施例)

除了以下构造之外，第四实施例与第一实施例相同。如图8所示，限定销83通过模制而由马达30的位于减速器50周围的马达壳体44所保持。在图8中，以简化的方式示出了马达30。

马达壳体44围绕减速器50设置并且是用于固定限定销83的固定构件。每个限定销83是与马达壳体44分开的分开构件并且具有等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力的强度。每个限定销83的接合部42与太阳齿轮52之间的第一硬度差被设定为小于马达壳体44与太阳齿轮52之间的第二硬度差。

具有上述构造的限定销83具有以下优点。

由于每个限定销83是与作为固定构件的马达壳体44分开的分开构件，因此可以抑制位置精度的降低。

由于每个限定销83具有等于或大于从太阳齿轮52接收的最大扭矩反作用力的强度，因此可以防止限定销83断裂。由于将限定销83的接合部42与太阳齿轮52之间的第一硬度差设定为小于马达壳体44与太阳齿轮52之间的第二硬度差，因此与限定销83与下壳体部62一体形成为单个构件的情况相比，能够更有效地防止限定销83磨损。

即，如果将第一实施例中的下壳体部62和第三实施例中的马达壳体44视为固定构件，则第三实施例的优点类似于第一实施例的优点。

每个限定销83具有长方体形状的一端并与马达壳体44一起模制，如图9和图10所示，该一端用作沿限定销83的周向方向与马达壳体44接合的周向止动件72。周向止动件72包括沿周向方向设置的多个角部73。周向止动件72通过与马达壳体44接合的角部73防止马达壳体44沿周向方向运动。由于限定销83具有周向止动件72，因此能够防止限定销83脱落。

(第五实施例)

除了以下构造之外，第五实施例与第二实施例相同。如图11和图12所示，限定销84从下壳体部62朝太阳齿轮突出。限定销84的一端与下壳体部62一起模制并且向下壳体部62的径向外表面施加滚花，该滚花是形成细小不规则部的工艺。限定销84的一端用作沿限定销84的周向方向与下壳体62接合的周向止动件72。形成在周向止动件72上的多个突起74用作周向止动件。在图12中，仅出于易于理解的目的而放大地示出了滚花的不规则部相对于限定销84的尺寸。由于限定销84具有周向止动件，因此能够防止限定销84脱落。

(第六实施例)

除了以下构造之外，第六实施例与第二实施例相同。如图13和图14所示，限定销85从下壳体部62朝太阳齿轮突出。限定销85的一端形成为具有星形多边形横截面的柱状构件。限定销85的一端与下壳体部62一起模制。该一端用作在限定销85的周向方向上与下壳体62接合的周向止动件72。形成在周向止动件72上的多个突起75用作周向止挡件。由于限定销85具有周向止挡件，因此能够防止限定销85脱落。

(第七实施例)

除了以下构造之外，第七实施例与第二实施例相同。如图15和图16所示，限定销86从下壳体部62朝太阳齿轮突出。限定销86的一端具有在限定销86的周向方向上延伸的环形槽77并模制在下壳体部62上。限定销86的靠近太阳齿轮的一端用作与下壳体部86接合的轴向止动件76。环形槽77的一个侧表面78与下壳体部86接合，并因此用作止动件。由于限定销86具有轴向止动件76，因此能够防止限定销86脱落。

(其它实施例)

在本发明的另一个实施例中，支撑构件或限定销不限于压配合和模制，并且可以通过拧紧或铆接来保持。

在本发明的另一个实施例中，通过在限定销上进行表面处理，可以将限定销的接合部与太阳齿轮之间的第一硬度差设置为小于固定构件和太阳齿轮之间的第二硬度差。简而言之，为了使限定销的接合部的硬度相对较高，可以使用相对硬的材料，或者可以通过进行表面处理等来使限定销的一部分的硬度相对较高。

在本发明的又一实施例中，限定销的凸缘可具有与固定构件接触的部分。即，不必整个限定销在周向方向上与限定销接触。简而言之，凸缘可以具有任何形状，只要在轴向方向上与固定构件接触即可。

在本发明的又一实施例中，限定销的周向止动件可具有在周向方向上形成在限定销的一部分中的不规则部。简而言之，周向止动件可以具有任何形状，只要在轴向方向上与固定构件接触即可。

在本发明的又一实施例中，限定销的轴向止动件可具有在周向方向上形成在限定销的一部分中的不规则部。简而言之，周向止动件可以具有任何形状，只要在轴向方向上与固定构件接触以与固定构件干涉即可。

在本发明的又一个实施例中，太阳齿轮的通孔的数量不限于八个，并且可以是任何数量，只要在允许行星运动的同时限制太阳齿轮的运动即可。

在本发明的又一实施例中，可以不在支撑构件的底部中设置通孔。在将通孔设置在支撑构件中的情况下，该通孔不仅可以设置在大筒体和限定销之间，而且可以设置在限定销的径向向内的位置处。

本发明不限于上述实施例，并且在本发明的范围内可以进行各种修改而不背离本发明的精神。

Claims (6)

1.一种用在用于车辆的线控换挡系统(11)中的旋转致动器(10)，所述旋转致动器包括：

马达(30)；

减速器(50)，其包括齿圈(51)和太阳齿轮(52)并降低所述马达的转速，所述太阳齿轮从所述齿圈的内侧与所述齿圈啮合；

输出轴(40)，其以通过所述减速器降低的转速输出所述马达的旋转；

固定构件(44、62)，其围绕所述减速器设置；以及

限定销(53、81至86)，其设置在所述固定构件中，所述限定销构造成防止所述太阳齿轮移动，同时允许所述太阳齿轮绕所述马达的旋转轴线(AX1)公转并绕与所述旋转轴线偏心的偏心轴线(AX2)旋转，其中，

所述限定销是与所述固定构件分开的分开构件，

所述限定销具有的强度等于或大于从所述太阳齿轮接收的最大扭矩反作用力，

所述限定销具有与所述太阳齿轮接合的接合部，

所述接合部和所述太阳齿轮之间的硬度差被定义为第一硬度差，

所述固定构件和所述太阳齿轮之间的硬度差被定义为第二硬度差，并且

所述第一硬度差被设定为小于所述第二硬度差。

2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，

所述限定销通过模制或压配合保持在所述固定构件中。

3.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，还包括：

马达轴承(35)，其可旋转地支撑所述马达的旋转轴；

齿轮轴承(58)，其可旋转地支撑所述齿圈；以及

支撑构件(54)，其支撑所述马达轴承和所述齿轮轴承，其中，

所述限定销和所述支撑构件一体地形成为单个构件。

4.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中，

所述限定销(82)从所述固定构件朝所述太阳齿轮突出并且包括位于所述限定销的近端部分处的凸缘(70)，以及

所述凸缘在所述限定销的轴向方向上与所述固定构件接触。

5.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中，

所述限定销(83至85)包括在所述限定销的周向方向上与所述固定构件接合的周向止动件(72)。

6.根据权利要求1或2所述的旋转致动器，其中，

所述限定销(86)包括轴向止动件(76)，所述轴向止动件在所述限定销的靠近所述太阳齿轮的一端处与所述固定构件接合。

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