CN111828619A - 旋转致动器 - Google Patents

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Abstract

旋转致动器(10)用于车辆的线控换挡系统(11)中。旋转致动器(10)包括马达(30)、控制器(16)、外壳(91)以及偏压构件(93、95)。控制器(16)控制马达(30)。外壳(91)支撑马达(30)的转子组件(92)并保持控制器(16)。偏压构件(93、95)沿轴向方向偏压转子组件(92)，以消除转子组件(92)与外壳(91)之间的推力运动间隙。

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，已知用于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(JP2018-194087A)公开了一种机电一体化旋转致动器，其中，一体地形成包括马达的操作单元和用于控制马达的控制器。马达的转子与轴承一起构成转子组件，该轴承的内圈压配到马达轴中。外壳支撑转子组件并保持控制器的控制板。
发明内容
在专利文献1中公开的结构中，转子组件由于马达操作或车辆振动而沿轴向方向振动，并且有时转子组件共振。因此，由于振动和共振引起的负载会通过外壳传递到其他部件，这可能导致部件损坏，例如磨损和断开连接。
鉴于上述情况而提供了本发明，并且本发明的目的是提供一种能够抑制部件损坏的旋转致动器。
本发明的一个方面是一种用于车辆的线控换挡系统中的旋转致动器。旋转致动器包括马达、控制器、外壳和偏压构件。控制器控制马达。外壳支撑马达的转子组件并保持控制器。偏压构件沿轴向方向偏压转子组件以消除转子组件和外壳之间的推力运动间隙。
通过利用偏压构件消除转子组件和外壳之间的推力运动间隙，可以抑制转子组件产生振动和共振。因此，可以抑制由于振动和共振引起的部件的磨损或诸如部件断开连接之类的故障。
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的部分放大横截面图。
图5是根据第二实施例的旋转致动器的部分放大横截面图。
图6是根据第三实施例的旋转致动器的部分放大横截面图
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述旋转致动器(在下文中为致动器)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]
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91中具有操作单元15和控制器16。
外壳91包括壳体60和板盖67，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包括远离上壳体61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包括作为动力源的马达30、与马达30平行设置的输出轴40以及减速器50，该减速器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控制供应给三相绕组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，可以手动地强力旋转马达轴33。
减速器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。微型计算机81例如基于来自输出轴位置检测传感器72和马达位置检测传感器73的检测信号进行各种计算。MOSFET 82基于来自微型计算机81的驱动信号执行开关操作以开关对线圈38的通电。电容器83使从电源(未示出)供应的电力平滑并防止由于MOSFET 82的开关操作引起的噪声传播。电容器83与电感器86一起构成滤波电路。ASIC 85是IC芯片，其以高速执行特定处理。
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。
(偏压构件)
接下来，将描述转子组件92及其外围部件的构造。如图4所示，转子组件92包括转子32和轴承34、35，该轴承34、35可旋转地支撑转子32的马达轴33。致动器10还包括作为偏压构件的弹性体93。
偏压构件93在轴向方向上偏压转子组件92以消除转子组件92与外壳91之间的推力运动间隙。该推力运动间隙被定义为转子组件92与外壳91之间的允许转子组件92沿轴向方向相对移动的间隙。
在第一实施例中，弹性体93设置在转子组件92的靠近控制板71的一侧上。弹性体93是由橡胶制成的环形构件，并且设置在轴承34的外圈94和上壳体61的间隔件65之间。弹性体93将转子组件92朝轴向方向的一侧，即，沿远离控制板71的方向(图4中的右侧)偏压。
弹性体93的偏压方向与轴向方向平行，并且减速器50的每个齿轮的面宽方向也与轴向方向平行。即，弹性体93的偏压方向与减速器50的每个齿轮的面宽方向平行。因此，减速器50的每个齿轮的齿面不会由偏压转子组件92的弹性体93而彼此压靠。
如上所述，在第一实施例中，致动器10包括马达30、控制马达30的控制单元16、支撑马达30的转子组件92并保持控制器16的外壳91以及弹性体93，该弹性体93沿轴向方向偏压转子组件92以消除转子组件92与外壳91之间的推力运动间隙。
以这种方式，通过消除转子组件92与外壳91之间的推力运动间隙，可以减小转子组件92的振动和共振。从而，可以抑制由于振动和共振引起的冲击通过外壳91传递到其他部件。因此，可以防止其他部件的磨损或损坏，例如部件断开连接。特别地，由于有效地防止了冲击传递到控制板71，因此可以避免电子部件81至88以及安装在控制板71上的焊料的耐久性下降。
在第一实施例中，弹性体93的偏压方向平行于减速器50的每个齿轮的面宽方向。因此，减速器50的每个齿轮的齿面不会由偏压转子组件92的弹性体93而彼此压靠。因此，可以避免对部件的损坏而不会降低减速器50的齿轮效率。
在第一实施例中，偏压部件是将转子组件92向轴向方向的一侧偏压的弹性体93。结果，可以在转子组件92上容易地产生偏压负载。此外，可以通过单个装置(即，弹性体93)来防止对部件的损坏，并因此可以避免装置尺寸的增加。此外，与使用螺线管偏压转子组件92不同，不需要电源。
在第一实施例中，转子组件92包括转子32和可旋转地支撑转子32的轴承34、35。弹性体93设置在轴承34的外圈94与上壳体61的间隔件65之间。由于弹性体93设置在不旋转的构件之间，因此可以抑制弹性体93的磨损。
[第二实施例]
在第二实施例中，如图5所示，致动器10包括作为偏压构件的弹性体95。弹性体95设置在转子组件92的与控制板71相反的一侧上。弹性体95是由橡胶制成的环形构件，并且设置在轴承35的外圈96和下壳体65的底部97之间。弹性体95将转子组件92朝轴向方向的另一侧偏压以消除转子组件92与外壳91之间的推力运动间隙。换句话说，弹性体95将转子组件92朝控制板71偏压。
如上所述，弹性体95将转子组件92朝另一个轴向方向的另一侧偏压。即使这样，通过利用弹性体95消除转子组件92与外壳91之间的推力运动间隙，也可以获得与第一实施例相同的优点。此外，由于偏压方向不限于轴向的任一侧，因此提高了装置结构的自由度。
[第三实施例]
在第三实施例中，如图6所示，致动器10包括作为第一偏压体的弹性体93以及作为第二偏压体的弹性体95。与第一实施例一样，弹性体93将转子组件92朝轴向方向的远离控制板71的一侧(即，图6中的右侧)偏压。弹性体95将转子组件92朝轴向方向的朝向控制板71的另一侧(即，图6中的左侧)偏压。以此方式，通过利用弹性体93和95两者消除转子组件92和外壳91之间的推力运动间隙，可以获得与第一实施例相同的优点。
[其它实施例]
在另一个实施例中，偏压构件不必由橡胶制成，而可以由另一种材料制成。此外，偏压构件可以是诸如螺旋弹簧或板簧的弹簧。此外，弹性体不必限于环形，而可以是盘状等。可以设置多个弹性体。此外，偏压构件可以设置在固定构件和旋转构件之间，例如在马达轴和外壳之间。
在又一实施例中，控制板不仅可以通过热铆接进行固定，而且可以通过诸如螺钉紧固、粘合和压配的另一种固定方式进行固定。此外，控制板不必限于固定至壳体，而可以固定至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 (4)

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)；
控制器(16)，其控制所述马达；
外壳(91)，其支撑所述马达的转子组件(92)并保持所述控制器；以及
偏压构件(93、95)，其沿轴向方向偏压所述转子组件以消除所述转子组件和所述外壳之间的推力运动间隙。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述偏压构件是将所述转子组件朝向所述轴向方向的一侧或另一侧偏压的弹性体。
3.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述偏压构件包括：
第一弹性体(93)，其构造成将所述转子组件朝向所述轴向方向的一侧偏压；以及
第二弹性体(94)，其构造成将所述转子组件朝向所述轴向方向的另一侧偏压。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述转子组件包括转子(32)以及可旋转地支撑所述转子的轴承(34、35)，以及
所述偏压构件设置在所述轴承的外圈(94、96)与所述外壳之间。
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