CN1201966C - 电力致动器以及装配该电力致动器的自行车变速装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电力致动器，该电力致动器用于控制自行车部件，包括：一电动马达(2)，其带有一个输出轴(3)，一驱动轴(11)，其可转动地安装在致动器(1)的壳(10)内并且通过一减速器(9)与电动马达(2)的输出轴(3)相连接，及一所述驱动轴(11)的一角度位置传感器(25)，其特征在于：所述的传感器(25)是在所述壳(10)内与所述驱动轴(11)相关联的一可转动的电位计，所述电位计(25)包括一个固定板(26)和至少一个滑动接触(29a)，所述固定板带有位于一径向环端的电接触轨道(27)，所述固定板(26)相对于马达基体固定，所述滑动接触在一个与驱动轴(11)相连接的固定位置上。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力致动器，尤其是用于控制自行车部件例如自行车前或后变速器的电力致动器。该类型致动器包括：一电动马达，其带有一个输出轴，一驱动轴，其可转动地安装在致动器壳内并且通过一减速器与电动马达的输出轴相连接，及该驱动轴的一角度位置传感器。
背景技术
在美国专利5,480,356中图解描述了上面类型的一种致动器，在这个已知的解决方案中，所述的驱动轴角度位置传感器包括一编码器，该编码器包括一与驱动轴连接的板相配合的光学或者磁性读出器，还是在这个已知的解决方案中，致动器用于控制自行车后变速器，该变速器包括铰接的平行四边形杠杆机构，致动器沿该平行四边形的对角线设置。驱动轴连接一螺杆，所述螺杆与可枢轴转动地安装在平行四边形杠杆机构一个顶点上的一蜗杆啮合，结果驱动轴的转动引起平行四边形杠杆机构的对角线变长或者变短，因此改变平行四边形杠杆机构的几何形状并移动变速器中的可移动部件，其移动与自行车后轮毂相连的多个链盘上的自行车链条实现变速。过去，本申请人提出了利用上面所指类型的致动器控制自行车前变速器，这样，致动器或者直接或者经传输装置连接一杠杆，所述杠杆是由前变速器平行四边形杠杆机构中的一个臂形成的一个呈整体的基体部件。
本申请人还提出了一装配有如上文所述类型的电力致动器的自行车变速器(前或者后)，代替上文提到的编码器，其包括一例如在意大利于1999年11月23日申请的公开号为TO1999A001023的在先申请(2002年2月22日授权，专利号为1.310.731)中，对应于变速器四边形杠杆机构的一个铰接位置，与所述的变速器相连的绝对电力转换器(有代表性的是一个旋转电位计)。
发明内容
本发明的目的是另外完善前面的提议，制成一种电力致动器，其可更好地用于控制自行车变速器，但是又容许包含普通专利申请的特征，其区别在于对简化电力致动器结构和改进功能方面的提高。
为达上述目的，本发明涉及一种电力致动器尤其是用于控制自行车部件例如自行车前后变速器的电力致动器，此类型致动器包括：
一电动马达，其带有一个输出轴，
一驱动轴，其可转动地安装在致动器的壳内并且通过一减速器与电动马达的输出轴相连接，及
一所述驱动轴的一角度位置传感器，
其特征在于的所述的传感器是在所述壳内与所述驱动轴相联的一可转动的电位计，所述电位计包括一个固定板和至少一个滑动接触，所述固定板带有位于一径向环端的电接触轨道，所述固定板相对于马达基体固定，所述滑动接触在一个与驱动轴相连接的固定位置上。
在本发明的一个优选实施例形式中，按照现有技术，减速器是一行星减速齿轮，其包括一内齿轮、一太阳轮和一齿轮系架，所述内齿轮刚性地与马达基体相连接，所述太阳轮与和同轴地在内齿轮内的马达的输出轴相连接，所述齿轮系架可转动地与驱动轴相连接并支撑至少一个行星齿轮，其自由地在远离太阳轮和内齿轮共有轴线的轴线上转动，所述的行星齿轮与太阳轮啮合和内齿轮啮合。驱动轴可转动地安装在从马达基体的末端伸出的管状壳体内。详细地说，驱动轴可转动地通过至少一种推力滚动轴承安装在所述壳体内。优选地，驱动轴可转动地通过所述的推力轴承和其它的径向滚珠轴承来安装。
本发明致动器所配备的电位计包括一个固定板和至少一个在一固定位置上与驱动轴相连接的滑动接触，所述固定板带着位于径向环端电的接触轨道，所述固定板相对于马达壳体固定。所述滑动接触由与可转动地连接到驱动轴上并且通过安装在驱动轴上的弹簧挡圈轴向固定在所述轴上的固定板传送。
另外，在所述电位计的区域内提供防止水渗入的密封。
按照本发明的另外一个特征，所述推力轴承有一直接在驱动轴上形成的轴承座，所述轴承座阻止驱动轴沿第一方向上的轴向移动，同时，径向轴承由安装在驱动轴上的弹簧挡圈轴向固定，其阻止驱动轴沿与第一方向相反的第二方向的轴向移动。
参考附图描述的本发明的优选实施例，上述结构细节是明显的，所有的各种变化均可实现，并包括在由本发明特征限定的本发明的保护范围内。
如图所示，本发明的致动器最好可用于控制自行车前后变速器，但是它也能被用于控制在自行车上装配的其它部件，或者其它的一些应用。
因此，本发明不但涉及致动器本身，如本发明实施例的优选形式中描述的那样，而且还涉及包括装配有所述致动器的至少一前变速器或者一后变速器的自行车传输系统。
附图说明
通过下面参照所附的附图对非限制性实施例的详尽描述，可以更好地理解本发明，其中：
图1是按照本发明致动器的一个优选实施例的局部横截面剖视图；
图2是对图1的细部进行放大后的视图。
具体实施方式
参考上图，标记号1通常表示包括一个已知类型电动马达2的电力致动器，电动马达2的构造细节在此不作描述，也不作图解说明，因为如所述的那样，马达可用已知的任何方式制成，而且由于马达的细节本身也不包括在本发明特征所限定的范围内。进一步，从附图中排除马达的这些细节可以更加迅速、简练地理解本发明。如图所示，标记号3表示一端从马达2的基体末端伸出的电动马达2的输出轴，基体4延伸形成管状附件5，在附件5的内表面上形成内齿轮6。内齿轮6的轴线7与电动马达2的输出轴3的轴心线相符，组成一个行星齿轮系9的太阳轮即齿轮8在输出轴3的表面上形成。
电动马达2的基体固定在例如由金属板或者塑料制成的管状壳体10内，驱动轴11可转动地安装在所述壳体内，驱动轴11有一从壳体10伸出的端部12，其用来以任一已知的方法来操作由致动器1控制的部件。在如上文所描述的与自行车的变速器联合的一致动器的情况下，端部12是带有螺纹13的部件，其用来和与被控制机构连接的一蜗杆(未示出)相连，例如，如上文参照由本申请人提出的在先技术方案中描述的被控机构。驱动轴11的内端支持一齿轮系架14，与内齿轮6和太阳轮8啮合的三个行星齿轮16可转动地安装在所述齿轮系架上，以便它们绕轴心线15自由地转动，轴心线15在相对于轴心线7的外部。因为从电动马达2的输出轴3到驱动轴11的转动传输经提供一个减速比的齿轮系架14，所以行星齿轮系9起减速器的作用。
如图2详细地描述得那样，驱动轴11通过两滚动轴承17、18可转动地安装在壳体10内，轴承17是推力球轴承，其安装在壳体10的末端并且驱动轴11从所述轴承17中伸出，轴承17提供了第一轴承座19和第二轴承座21，第一轴承座19停靠固定在壳体10内的管状壳体20中的一轴承座止块中，第二轴承座21首先在轴11上形成，因此可以阻止驱动轴11的向右移动(参见图2)。
轴承18是径向滚珠轴承，所述轴承18的第一外轴承座停靠在固定到马达基体的附件5上的衬套22的轴承座止块中，相反，轴承18的内轴承座通过衬套23靠在驱动轴11上，并且通过借助磨擦力与驱动轴11连接的一金属弹簧挡圈24轴向固定停靠在衬套23上，因此可以阻止驱动轴11的向左移动。(参见图2)。
进一步，通常表示为标记号25的角度位置传感器直接安装在驱动轴11上，传感器25包括一个电力转动电位计，电位计25向一固定板提供了两同心的电子轨道27，所述轨道通向各自的由通向致动器电力线40(见图1)的平面导体28带动的终端设备。进一步，电位计25包括一可转动地与驱动轴11连接(通过在平面30上的联轴节)的板29，所述板29通过一与挡圈24相似形式的金属弹簧挡圈33轴向地固定抵靠在一环形挡块31和环形垫片32上，所述弹簧挡圈33借助磨擦力与驱动轴11连接。板29支持与固定板26的轨道27滑动接触的刷子29a，以相应于它们圆周延伸面上的一点相互连接轨道27，这种连接按照板29的角度位置而定，结果在输出线28上产生一指示所述角度位置的信号。
鉴于上文所描述的技术特征，本发明提供一种非常简捷、结构紧凑的致动器，同时，能够确保非常高效地实现它的功能，并确保准确可靠地发出驱动轴11的角度位置信号，目的是允许代表车载计算装置进行系统控制。
标记号号50表示一由弹性材料制成并径向地插入驱动轴11和管状壳体20之间的密封件，所述密封50件轴向安装在推力轴承17和固定电位计25的腔体之间，以防止水或者其它外部物质渗进电位计区域内。标记号51表示由弹性材料制成的另一密封件，其安装在管状壳体20从中伸出的壳体10的末端。最后，致动器在驱动轴11从中伸出的管状壳体20的开口处提供有前环状密封隔板52。
当然，对这里提出的本发明实施例的结构和形式可以进行各种变化，所有的均包括在由本发明特征限定的保护范围内。
Claims (12)
1.电力致动器，该电力致动器用于控制自行车部件，包括：
一电动马达(2)，其带有一个输出轴(3)，
一驱动轴(11)，其可转动地安装在致动器(1)的壳(10)内并且通过一减速器(9)与电动马达(2)的输出轴(3)相连接，及
一所述驱动轴(11)的一角度位置传感器(25)，
其特征在于：所述的传感器(25)是在所述壳(10)内与所述驱动轴(11)相关联的一可转动的电位计，所述电位计(25)包括一个固定板(26)和至少一个滑动接触(29a)，所述固定板带有位于一径向环端的电接触轨道(27)，所述固定板(26)相对于马达基体固定，所述滑动接触在一个与驱动轴(11)相连接的固定位置上。
2.按照权利要求1所述致动器，其特征在于：所述减速器(9)是一个行星减速齿轮，其包括一内齿轮(6)、一太阳轮(8)和一齿轮系架(14)，所述内齿轮刚性地与马达(2)基本相连接，所述太阳轮与同轴地在内齿轮(6)内的马达(2)的输出轴(3)相连接，所述齿轮系架可转动地与驱动轴(11)相连接并支撑至少一个自由地在远离太阳轮(8)和内齿轮(7)的共有轴线(7)的轴线(15)上转动的行星齿轮(16)，所述的行星齿轮(16)与太阳轮(8)和内齿轮(7)啮合。
3.按照权利要求2所述致动器，其特征在于：驱动轴(11)可转动地安装在管状壳体内，该管状壳体从马达基体(2)的末端伸出。
4.按照权利要求3所述致动器，其特征在于：驱动轴(11)可转动地安装在至少一滚动轴承(17)上。
5.按照权利要求4所述致动器，其特征在于：所述的轴承(17)是一推力轴承。
6.按照权利要求5所述致动器，其特征在于：所述驱动轴(11)通过所述推力滚珠轴承(17)和一另外径向滚珠轴承(18)可转动地安装。
7.按照权利要求1所述致动器，其特征在于：所述滑动接触(29a)由板(29)携带传送，所述板(29)可转动地连接到驱动轴(11)上，并且通过安装在驱动轴(11)上的弹簧挡圈(33)轴向固定停靠在所述轴上。
8.按照权利要求7所述致动器，其特征在于：防止水渗入的密封件(50)被安装在电位计(25)区域内。
9.按照权利要求1所述致动器，其特征在于：推力轴承(17)有一直接在驱动轴(11)上形成的轴承座(21)，所述轴承座能阻止驱动轴(11)沿第一方向上的轴向移动，同时，径向轴承(18)由安装在驱动轴(11)上的弹簧挡圈(24)轴向固定，其阻止驱动轴(11)沿与第一方向相反的第二方向的轴向移动。
10.包括一变速器的自行车变速装置，其特征在于：所述的变速器装配有一按照以上一项或者多项权利要求的致动器。
11.按照权利要求10的变速装置，其特征在于：所述变速器是一自行车后变速器，其包括平行四边形杠杆机构，所述平行四边形杠杆机构将变速器的一移动基体和变速器的一固定基体相连接，其特征还在于所述的电力致动器被这样安装，即其轴线大体上沿平行四边形杠杆机构的一个对角线设置，以改变平行四边形杠杆机构的两对角顶点间的相对距离。
12.按照权利要求10的变速装置，其特征在于：所述的变速器是一自行车前变速器，其包括平行四边形杠杆机构，所述平行四边形杠杆机构将变速器的一移动基体和变速器的一固定基体相连接，其特征还在于所述电力致动器与所述固定基体相连，适合于直接或者间接控制刚性地与属于所述平行四边形杠杆机构的铰接臂连接的杠杆。
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