CN111828616B - 旋转致动器 - Google Patents

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Abstract

旋转致动器用于车辆的线控换挡系统(11)中。致动器包括马达(30)、控制器(16)、外壳(19)和汇流条(91)。控制器(16)控制马达(30)。外壳(19)保持马达(30)的定子(31)和控制器(16)。汇流条(91)包括端子(92)和保持器(93)。端子(92)将定子(31)的线圈(38)电连接到控制器(16)的控制板(71)。保持器(93)与端子(92)的一部分一起成型。端子(92)包括从保持器(93)延伸的板侧臂(96)以及从板侧臂(96)朝控制板(71)突出并连接到控制板的连接引脚(97)。板侧臂(96)包括沿着与控制板平行的假想平面(L)延伸的应力释放构件(101)。应力释放构件包括至少一个弯曲部，应力释放构件在该弯曲部处弯曲或弯折。

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，已知一种机电一体化致动器，其中，一体地形成包括马达的操作部和用于控制马达的控制部。在专利文献1(JP 5480217 B)中，控制单元包括壳体、设置在壳体中的汇流条模块以及设置在汇流条模块的上表面上的控制板。汇流条模块的汇流条设置有连接至功率部件等的端子件以及用于信号传输的引脚形端子。
引脚形端子中的一些具有位于汇流条的靠近保持器的一个固定端与汇流条的靠近控制板的另一固定端之间的中间部分处的应力释放结构。应力释放结构构造成释放汇流条的两个固定端之间的应力。应力释放结构可以包括U形结构，其中该结构弯折远离控制板并且然后朝控制板翻转；或者C形结构，其中该结构局部弯曲成C形。
发明内容
当不能在汇流条的保持器与控制板之间确保在垂直于控制板的方向上的足够空间时，不能使用专利文献1中公开的应力释放结构。因此，汇流条的保持器和控制板不能设置成彼此靠近，因此致动器的尺寸可能增加。
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旋转致动器，其能够同时实现用于汇流条的应力释放以及致动器的小型化两者。
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、控制器、外壳和汇流条。控制器控制马达。外壳保持马达的定子和控制器。汇流条包括端子和保持器。该端子将定子的线圈电连接到控制器的控制板。保持器与端子的一部分一起成型。
端子包括从保持器延伸的板侧臂以及从板侧臂朝控制板突出并连接至控制板的连接引脚。板侧臂包括应力释放构件，该应力释放构件沿着与控制板平行的假想平面延伸。应力释放构件包括至少一个弯曲部，该应力释放构件在该弯曲部处弯曲或弯折。
利用该应力释放构件，即使在无法充分确保保持器和控制板之间沿垂直于控制板的方向延伸的空间的情况下，也可以减小由于温度变形或振动引起的施加到端子与控制板的连接部的应力，从而可以提高可靠性。因此，通过将汇流条的保持器设置在靠近控制板的位置处，可以实现致动器的小型化以及释放对汇流条的应力两者。
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是图3的部分IV的放大图。
图5是图3的汇流条沿方向V观察的视图。
图6是图5的一个端子的放大图。
图7是根据第二实施例的旋转致动器的汇流条的截面图，其对应于第一实施例中的图4。
图8是根据第三实施例的旋转致动器的汇流条的截面图，其对应于第一实施例中的图4。
图9是根据第四实施例的旋转致动器的汇流条的图，其对应于第一实施例中的图5。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述旋转致动器(在下文中，称作“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]
在该实施例中，致动器用作车辆用的线控换挡系统的驱动器。
(线控换挡系统)
将参考图1和图2描述线控换挡系统的结构。如图1所示，线控换挡系统11包括换挡操作装置13和致动器10，换挡操作装置13输出指令(即，命令信号)为变速器12指定换挡挡位，致动器10操作变速器12的换挡挡位切换机构14。致动器10包括：具有马达30的操作单元15、和控制器16，控制器16响应于换挡挡位指令信号来控制马达30。
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和制动杆22、驻车杆24和手动轴26。挡位切换阀20控制变速器12中的液压操作机构的液压供给(见图1)。制动弹簧21和制动杆22构造成用于保持换挡挡位。驻车杆25构造成当换挡挡位切换到停车挡时通过将驻车杆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。手动轴26与制动杆22一起旋转。
换挡挡位切换机构14使制动杆22与手动轴26一起旋转，以使与制动杆22连接的挡位切换阀20的阀体27和驻车杆25移动到与目标换挡挡位相对应的位置。在线控换挡系统11中，致动器10连接至手动轴26，以电动地执行换挡挡位改变。
(致动器)
接下来，将描述致动器10的结构。如图3所示，致动器10是机电一体化致动器，其在外壳19中具有操作单元15和控制器16。
外壳19包括板盖67和壳体60，壳体60包括筒形的上壳体61和杯状的下壳体62。在上壳体61的一端63和另一端64之间形成有间隔件65。控制板71设置在一端63的内侧。控制板71被设置在一端63的开口处的板盖67覆盖，从而确保对控制板71的屏蔽。下壳体部62被附接到另一端部64。此外，下壳体部62具有向着与上壳体61相反一侧突出的筒状突出部69。手动轴26插入该筒状突出部69中。
操作单元15包括作为驱动力发生器的马达30、与马达30平行设置的输出轴40以及减速机构50，该减速机构50减小马达30的转速并将该旋转传递至输出轴40。
马达30包括：定子31，其压配合并固定至另一端64处的板壳68；设置在定子31内侧的转子32；以及与转子32一起绕旋转轴线AX1旋转的马达轴33。马达轴33由设置在板壳68内的轴承34和设置在下壳体部62中的轴承35两者可旋转地支撑。此外，马达轴33在转子32靠近下壳体部62的一侧位置处具有与旋转轴线AX1偏心的偏心部36。马达30能够通过由控制器16控制供应给线圈38的电流来双向旋转，并且还能够在期望的旋转位置处停止。塞子39附接到板盖67的通孔。如果发生故障，则在拆下塞子39之后，可以手动地强制旋转马达轴33。
减速机构50具有：第一减速部17，其包括齿圈51和太阳齿轮52；以及第二减速部18，其包括作为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啮合并紧密地装配在齿圈51内侧。当马达轴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。此时，太阳齿轮52的转速相对于马达轴33的转速降低。太阳齿轮52具有用于传递旋转运动的孔56。
驱动齿轮53设置在旋转轴线AX1上，并通过装配在马达轴33上的轴承57绕旋转轴线AX1可旋转地支撑。此外，驱动齿轮53具有插入到孔56中的用于传递旋转运动的突起58。太阳齿轮52的旋转运动通过孔56和突起58之间的接合而传递到驱动齿轮53。孔56和突起58构成传动机构59。从动齿轮54设置在与旋转轴线AX1平行并且与筒状突出部69同轴的旋转轴线AX3上。从动齿轮54与驱动齿轮53啮合以外接驱动齿轮53。当驱动齿轮53绕旋转轴线AX1旋转时，从动齿轮54绕旋转轴线AX3旋转。此时，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具有筒形状，并且与旋转轴线AX3同轴设置。间隔件65具有与旋转轴线AX3同轴的支撑通孔66。输出轴40通过装配在支撑通孔66中的第一凸缘衬套46和装配在筒状突出部69内侧的第二凸缘衬套47绕旋转轴线AX3可旋转地支撑。从动齿轮54是与输出轴40分离的单独部件，其装配到输出轴40外侧，并且与输出轴40连接以传递旋转运动。手动轴26插入到输出轴40中，并且通过例如花键配合而连接到输出轴40以传递旋转运动。
输出轴40的一端41由第一凸缘衬套46可旋转地支撑。输出轴40的另一端42由第二凸缘衬套47可旋转地支撑。从动齿轮54通过被夹紧在第一凸缘衬套46的第一凸缘部48和第二凸缘衬套47的第二凸缘部49之间而在轴向上被支撑。在另一个实施例中，从动齿轮54可通过被夹紧在一对支撑部例如壳体60和另一个板之间而在轴向上被支撑。
控制器16包括用于控制马达30的多个电子部件、在其上实施电子部件的控制板71、在控制板71上实施的输出轴位置检测传感器72以及在控制板71上实施的马达位置检测传感器73。控制板71在控制板71的外周面处具有通过热铆接固定到间隔件65的多个外周固定部75。
多个电子部件包括微型计算机81、MOSFET 82、电容器83、二极管84、ASIC 85、电感器86、电阻器87、电容器芯片88等。
输出轴位置检测传感器72设置在控制板71上与磁体43面对的位置。磁体43固定到附接于输出轴40的保持器44。输出轴位置检测传感器72通过检测磁体43产生的磁通量来检测输出轴40和与输出轴40一起旋转的手动轴26的旋转位置。
马达位置检测传感器73设置在控制板71上与磁体45面对的位置。磁体45固定到附接于马达轴33的保持器37。马达位置检测传感器73通过检测磁体45产生的磁通量来检测马达轴33和转子32的旋转位置。
(连接结构)
接下来，将描述马达30和控制器16之间的连接部的结构。在下文中，将马达30的径向简称为“径向”，将马达30的轴向简称为“轴向”，将马达30的周向简称为“周向”。
如图3至图6所示，致动器10包括汇流条91。汇流条91包括将线圈38电连接至控制板71的多个端子92。汇流条91还包括树脂保持器93，其成型每个端子92的一部分。保持器93由树脂制成，因此是绝缘体。
保持器93是与外壳19分离的构件，其形成为环形，并且与定子31同轴地布置。保持器93例如通过热锻固定到上壳体61的间隔件65面对控制板71的部分。
端子92沿汇流条91的周向设置。每个端子92包括马达侧臂94、熔接部95、板侧臂96以及连接引脚97。马达侧臂94从保持器93径向向内延伸。熔接部95设置在马达侧臂94的一端并连接至线圈38的线圈端99。板侧臂96从保持器93径向向外延伸。连接引脚97从板侧臂96朝控制板71突出并且连接到控制板71。
保持器93与马达侧臂94和板侧臂96之间的连接部一起成型。熔接部95通过熔接而被压缩地附接至线圈端99。连接引脚97通过例如钎焊或卡扣配合连接到控制板71。
板侧臂96包括应力释放构件101，其沿着假想平面L的延伸方向改变至少一次。如图4所示，假想平面L平行于控制板71延伸。换句话说，应力释放构件101包括至少一个弯曲部，该释放构件101在该弯曲部处弯曲或弯折。图5示出了沿垂直于假想平面L的方向观察的汇流条91。在本实施例中，应力释放构件101设置在从保持器93径向向外延伸的基部102的前端处。更具体地，应力释放构件101包括第一线性部103、第二线性部104、第三线性部105、第四线性部106和第五线性部107。第一线性部103从基部102的远端沿基本周向线性延伸。第二线性部104从第一线性部103的一端基本径向向内线性延伸。第三线性部105从第二线性部104的一端沿基本周向线性延伸。第四线性部106从第三线性部105的一端基本径向向外线性延伸。第五线性部107从第四线性部106的一端沿基本周向方向线性延伸。第一至第五线性部103至107具有间歇地变化的延伸方向。即，应力释放构件101由多个线性部形成，使得应力释放构件101沿间歇地变化的方向延伸。第一至第五部103至107整体上形成为螺旋形状。连接引脚97形成为从螺旋形状的中心，即第五线性部107的一端突出。
这里，将讨论比较例。在比较例中，板侧臂由沿径向方向延伸的单个臂形成。在比较例中，当控制板绕垂直于轴向方向和板侧臂的延伸方向两者的轴线相对于汇流条移动时，由控制板的运动产生的应力很可能会响应于控制板的运动由板侧臂变形而释放。然而，当控制板在与上述方向不同的方向上相对移动时，板侧臂将难以响应于该移动而变形，结果，不能充分释放应力。此外，考虑到多个端子的板侧臂的延伸方向彼此不同，不可能使所有的端子都释放由于温度变形或振动引起的施加到端子与控制板的连接部的应力。
相反，通过线性部103至107的配合，根据第一实施例的释放构件101可以响应于控制板71在各个方向上的相对运动而变形。因此，即使当端子92的延伸方向彼此不同，对于所有端子92而言，可以减小由于温度变形或振动引起的施加到端子92与控制板71的连接部的应力。
如上所述，在第一实施例中，每个端子92包括从保持器93延伸的板侧臂96以及从板侧臂96朝控制板71突出并且连接至控制板71的连接引脚97。板侧臂96包括应力释放构件101，该应力释放构件的延伸方向沿着与控制板71平行的假想平面L至少改变一次。换句话说，应力释放构件101包括至少一个弯曲部，该释放构件101在该弯曲部处弯曲或弯折。利用应力释放构件101，即使在不能充分确保在垂直于控制板71的方向上在保持器93和控制板71之间延伸的空间的情况下，也可以减小由于温度变形或振动引起的施加到端子92与控制板71的连接部的应力，并且因此可以提高可靠性。因此，通过将汇流条91的保持器93设置在靠近控制板71的位置处，可以实现致动器10的小型化以及释放对汇流条91的应力两者。
此外，在第一实施例中，应力释放构件101包括线性部103至107，使得应力释放构件101在间歇地变化的方向上延伸。利用这种线性部103至107，板侧臂96可以具有应力释放构件101，该应力释放构件101沿着假想平面L的延伸方向至少改变一次。此外，由于应力释放构件101由线性部103至107形成，因此可以容易地设计汇流条91的展开形状，并且可以避免材料的低屈服比。
在第一实施例中，保持器93被固定到上壳体61的间隔件65。通过以这种方式将汇流条91固定到外壳19，易于通过对外壳19的树脂成型来形成应力释放结构。
[第二实施例]
在第二实施例中，如图7所示，保持器93通过例如热锻而在靠近控制板71的位置处固定到定子的线轴109。不管怎样，通过在板侧臂96中形成沿假想平面L的延伸方向改变至少一次的应力释放部101，可以如同第一实施例减小致动器10的尺寸并且可以释放对汇流条91的应力。此外，通过将保持器93固定到定子31，可以将致动器设计为较小尺寸。
[第三实施例]
在第三实施例中，如图8所示，保持器93形成在上壳体61的间隔件65的一部分上。这样，保持器93和外壳19可以使用共同的材料彼此一体地形成。不管怎样，通过在板侧臂96中形成沿假想平面L的延伸方向改变至少一次的应力释放部101，可以如同第一实施例减小致动器10的尺寸并且可以释放对汇流条91的应力。另外，由于保持器93与外壳19使用相同的材料一体地形成，所以可以减少部件数量，并且可以降低制造成本。
[第四实施例]
在第四实施例中，如图9所示，应力释放构件111的延伸方向沿着与控制板平行的假想平面改变至少一次。更具体地，应力释放构件111由逐渐地、连续地弯曲以具有螺旋形状的弯曲条形成。即，第四实施例中的应力释放构件111延伸为形成螺旋形状。因此，应力释放构件111可以变形以跟随控制板71在各个方向上的相对运动。因此，即使当端子92的延伸方向彼此不同时，对于所有端子92而言，也可以减小由于温度变形或振动引起的施加到端子92与控制板71的连接部的应力。因此，类似于第一实施例，可以同时实现致动器10的小型化和释放对汇流条91的应力两者。此外，由于应力释放构件111由弯曲带形成，因此可以通过应力释放构件111更平稳地吸收施加到各个方向的应力。
[其它实施例]
在另一个实施例中，应力释放构件不限于螺旋形状，并且可以具有诸如L形、C形或波浪形的另一种形状，或其中笔直部分和弯曲带组合的形状。简而言之，应力释放构件可以具有任何形状，只要应力释放构件具有至少一个弯曲部，该应力释放构件沿着与控制板平行的平面在该弯曲部处弯曲或弯折。
在另一实施例中，汇流条不限于一个保持器，并且可以具有多个保持器。在又一实施例中，汇流条不仅可以通过热铆钉来固定，而且可以通过诸如螺钉紧固、粘接、压力配合和压入固定的另一种固定措施来固定。在又一实施例中，控制板不必限于固定到壳体，并且可以固定到作为外壳的另一部分的板盖。
本发明不限于上述实施例，并且可以以各种形式实现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，所述旋转致动器包括：
马达(30)；
控制所述马达的控制器(16)；
外壳(19)，其保持所述马达的定子(31)和所述控制器；以及
汇流条(91)，其包括端子(92)和保持器(93)，所述端子将所述定子的线圈(38)电连接到所述控制器的控制板(71)，所述保持器与所述端子的一部分一起成型，其中，
所述端子包括从所述保持器延伸的板侧臂(96)以及从所述板侧臂朝所述控制板突出并连接到所述控制板的连接引脚(97)，
所述板侧臂包括应力释放构件(101、111)，所述应力释放构件沿着与所述控制板平行的假想平面(L)延伸，以及
所述应力释放构件包括至少一个弯曲部，所述应力释放构件在所述弯曲部处弯曲或弯折。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述应力释放构件由多个线性部形成，使得所述应力释放构件沿间歇地变化的方向延伸。
3.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述应力释放构件由逐渐地、连续地弯曲的弯曲带形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述保持器固定至所述外壳。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述保持器固定至所述定子。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述保持器和所述外壳使用共同的材料彼此一体地形成。
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