CN111835155A - 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)包括定子(31)、转子(32)、转子支撑构件(61)、控制器(16)、控制器固定构件(67)以及振动吸收器(95)。转子(32)构造成可相对于定子(31)旋转。转子支撑构件(61)可旋转地支撑转子(32)的旋转轴(33)。控制器(16)控制对定子(31)的通电。控制器(16)固定至控制器固定构件(67)。振动吸收器(95)防止转子支撑构件(61)与控制器固定构件(67)之间的振动传递。

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，已知机电一体化旋转致动器，其中，容纳在壳体中的马达和用于控制马达的控制器一体地形成。例如，在专利文献1(JP 4517823B)中，壳体可旋转地支撑马达的转子并且控制器固定在附接到壳体的盖的内侧。
发明内容
在专利文献1中公开的旋转致动器中，如果将其安装在振动环境中，则转子的振动可以通过壳体和盖传递到控制器。因此，可能会发生控制器的端子与电极之间的不完全连接或包括控制器断开连接和焊接裂纹的电连接故障。
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，其中可以抑制电连接故障的发生。
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。旋转致动器包括定子、转子、转子支撑构件、控制器，控制器固定构件以及振动吸收器。转子构造成可相对于定子旋转。转子支撑构件可旋转地支撑转子的旋转轴。控制器控制对定子的通电。控制器被固定到控制器固定构件。振动吸收器防止转子支撑构件和控制器固定构件之间的振动传递。
通过在支撑转子的部分和控制器所连接至的部分之间设置振动吸收器，可以防止振动从转子传递到控制器。因此，可以避免控制器的端子和电极之间的不完全连接或者可以避免发生电连接故障，包括控制器断开连接和焊接裂纹。
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的旋转致动器的放大横截面图。
图5是根据第二实施例的旋转致动器的放大横截面图，其对应于第一实施例中的图4。
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]
在该实施例中，致动器用作车辆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的通电。
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。控制器16容纳在一端63的内侧。控制器16被设置在一端63的开口处的盖67覆盖，从而确保对控制板71的屏蔽。下壳体62被附接到另一端部64。此外，下壳体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、平行于马达30设置的输出轴40、以及减小马达30的转速并将该旋转传递至输出轴40的减速机构50。操作单元15容纳在壳体60中。
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旋转的旋转轴33。此外，旋转轴33在转子32面对下壳体部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、在其上安装电子部件的控制板71、在控制板71上安装的输出轴位置检测传感器72以及在控制板71上安装的马达位置检测传感器73。
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切换对线圈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旋转轴33和转子32的旋转位置。
(马达支撑结构和控制器固定结构)
接下来，将描述用于马达30的支撑结构以及用于控制器16的固定结构。以下，将马达30的径向方向简称为“径向方向”，并且将马达30的周向方向简称为“周向方向”。
如图4所示，马达30的旋转轴33由设置在上壳体61中的轴承34和设置在下壳体部62中的轴承35两者可旋转地支撑。上壳体61利用靠近控制器16的部分支撑转子32。上壳体61用作转子支撑构件并且是容纳定子31的壳体60的一部分。
在盖67和上壳体61之间限定用于容纳控制器16的控制器空间91。控制器16的控制板71设置在控制器空间91中，使得控制板71的延伸方向(以下称为“板延伸方向”)与旋转轴线AX1正交。控制板71通过固定构件92固定至盖67的内壁。固定构件92例如由铆接装置、螺钉、粘合剂、压配构件等形成。盖67可以用作控制器固定构件。
控制器16具有连接器94，该连接器94固定至控制板71并且连接至线圈38的端子93。端子93从壳体60的内侧延伸并且在轴向方向上穿过间隔件65。连接器94的正面在轴向方向上面对马达30。端子93插入连接器94所沿的方向是轴向方向。另一方面，盖67连接到上壳体61所沿的方向也是轴向方向。即，端子93插入连接器94所沿的方向与盖67组装到上壳体61所沿的方向相同。
在图4中，端子93被示为直接从线圈38延伸。然而，本发明不必限于该构造。例如，汇流条可以设置在线圈38和控制板71之间，然后端子可以从汇流条延伸。
密封构件95设置在盖67与上壳体61之间的连接部处。密封构件95例如是诸如橡胶等的弹性体，并且是沿着盖67的连接表面延伸的环形构件以在控制器空间91中提供气密性。盖67与上壳体61不直接彼此接触，而是通过密封构件95一体地设置。密封构件95用作振动吸收器，其防止盖67和上壳体61之间的振动传递。
密封构件96设置在上壳体61和下壳体62之间的连接部处。密封构件96是弹性构件并且在控制器空间91中提供气密性。
如上所述，在第一实施例中，致动器10包括定子31、可相对于定子31旋转的转子32、作为可旋转地支撑转子32的旋转轴33的转子支撑构件的上壳体61、控制对定子31的通电控制器16、作为控制器16所固定至的控制器固定构件的盖67、以及作为抑制上壳体61与盖67之间的振动传递的振动吸收器的密封构件95。
通过在支撑转子32的部分和控制器16所固定至的部分之间设置振动吸收器，可以抑制振动从转子32传递到控制器16。因此，可以避免控制器16的端子与电极之间的不完全连接，或者可以避免发生电连接故障，包括与控制器16断开连接和焊接裂纹。
此外，在第一实施例中，转子支撑构件是容纳定子31的上壳体61。控制器固定构件是与上壳体61一起限定容纳控制器16的控制器空间91的盖67。因此，控制器16可以定位成远离马达30。因此，不需要在控制板71中形成旋转轴33插入通过的通孔。
在第一实施例中，控制器16具有连接器94，该连接器94连接至定子31的线圈38的端子93。端子93插入连接器94中所沿的方向与盖67组装到上壳体61所沿的方向相同。因此，在盖67组装到上壳体61的同时，可以完成控制器16与线圈38之间的电连接。因此，即使将控制器16设置为靠近盖67，控制器16仍可以容易地连接到马达30。
在第一实施例中，密封构件96是弹性构件并且在控制器空间91中提供气密性。通过使用密封构件95作为振动吸收器，不需要设置单独的振动吸收器，因此部件的数量可以减少。
[第二实施例]
在第二实施例中，如图5所示，控制板71通过固定构件105固定至上壳体101的位于控制器空间91中的间隔件65。固定构件105例如由铆接装置、螺钉、粘合剂、压配构件等形成。上壳体101可以用作控制器固定构件。
旋转轴33由设置在盖10中的轴承34和设置在下壳体62中的轴承35两者可旋转地支撑。盖102可以用作转子支撑构件。密封构件95设置在上壳体101与盖102之间作为振动吸收器以防止振动传递。控制板71设置在旋转轴33上并且具有旋转轴33所穿过的通孔104。
如上所述，在第二实施例中，通过设置在转子支撑构件与控制器固定构件之间的振动吸收器，抑制了振动从转子32传递至控制器16。因此，可以避免控制器16的端子与电极之间的不完全连接，或者可以避免发生电连接故障，包括与控制器16断开连接和焊接裂纹。
此外，在第二实施例中，控制器固定构件是容纳定子31的上壳体101。转子支撑构件是与上壳体101一起限定容纳控制器16的控制器空间91的盖102。通过将控制器16固定到上壳体101，可以将在控制器16处产生的热量有效地释放到作为马达外壳的壳体60。
在第二实施例中，控制板71具有旋转轴33穿过的通孔104。因此，可以在用盖102支撑旋转轴33的同时确保控制板71的安装区域。
[其他实施例]
在另一个实施例中，振动吸收器可以是不同于密封构件的构件。此外，振动吸收器可以由金属、树脂等制成的弹簧形成，或者可以由阻尼器形成。此外，振动吸收器不必限于一个环形构件，并且可以形成为沿周向方向散布并且可以设置多个振动吸收器。
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：
定子(31)；
转子(32)，其构造成能够相对于所述定子旋转；
转子支撑构件(61、102)，其可旋转地支撑所述转子的旋转轴(33)；
控制器(16)，其控制对所述定子的通电；
控制器固定构件(67、101)，所述控制器固定至所述控制器固定构件；以及
振动吸收器(95)，其防止在所述转子支撑构件和所述控制器固定构件之间的振动传递。
2.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述转子支撑构件(61)是容纳所述定子的壳体的一部分，以及
所述控制器固定构件(67)是与所述转子支撑构件一起限定其中容纳所述控制器的空间(91)的盖。
3.根据权利要求2所述的旋转致动器，其中，
所述控制器包括连接器(94)，其连接到所述定子的端子(93)，以及
所述端子沿与所述控制器固定构件连接到所述转子支撑构件所沿的方向相同的方向插入所述连接器中。
4.根据权利要求1所述的旋转致动器，其中，
所述控制器固定构件(101)是容纳所述定子的壳体的一部分，以及
所述转子支撑构件(102)是与所述控制器固定构件一起限定其中容纳所述控制器的空间的盖。
5.根据权利要求4所述的旋转致动器，其中，
所述控制器限定通孔(104)，所述旋转轴插入所述通孔中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转致动器，其中，
所述振动吸收器是弹性构件，其密封所述转子支撑构件和所述控制器固定构件之间的空间以确保空间中的气密性。
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