专利名称：旋转式致动器的制作方法
技术领域：
本公开涉及旋转式致动器。
背景技术：
通常，例如用于线控换挡系统的驱动部分中的旋转式致动器是已知的。专利文献I (相应于US2009/0189468的日本专利N0.4560743)中公开的旋转式致动器包括具有内齿轮和外齿轮的减速部分。内齿轮压配合至设置于树脂壳体中的环状板的内壁。与内齿轮的外壁一体地提供的突起插入壳体的内壁的凹陷。壳体具有定位于与凹陷的在壳体圆周方向上的位置相同的位置处的安装孔。在专利文献I中公开的旋转式致动器中，都会引起应力集中的凹陷和安装孔在圆周方向上的位置彼此相同。因而，在内齿轮的压配合中施加于壳体上的应力集中在壳体的凹陷和安装孔定位于此的部分上。因此，裂纹可在壳体的凹陷和安装孔定位于此的部分处产生。而且，如果裂纹进一步延伸，壳体可能破损。本公开的目标是提供一种能限制其壳体破损的旋转式致动器。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种旋转式致动器包括马达、旋转轴、旋转输出段、壳体部分、以及安装元件。旋转轴由马达可旋转地驱动。不能旋转的内齿轮在旋转轴的径向方向上设置于旋转轴的外侧上。旋转输出段在径向方向上设置于旋转轴与内齿轮之间以降低从旋转轴输出的转速并且与内齿轮相结合地输出动力。壳体部分具有筒形形状，并且固定至在径向方向上定位于壳体部分的内侧上的内齿轮。安装元件与壳体部分的外壁成整体。内齿轮具有从内齿轮的外壁突出的突起，并且壳体部分具有突起插入其中的凹陷。安装元件具有安装孔，其在壳体部分的圆周方向上的位置与凹陷不同。都会引起应力集中的凹陷和安装孔在圆周方向上彼此分开。因此，在将内齿轮固定至壳体部分时应用于壳体部分上的应力能在圆周方向上分散而不会集中于壳体部分的局部部位上。于是,壳体部分由于应力集中引起的裂纹能受到限制,并且壳体部分的破损也能受到限制。壳体部分能制成为坚固。旋转输出段可包括偏心轴、外齿轮和输出元件。偏心轴可相对于旋转轴的旋转轴线偏心地提供，并且可与旋转轴一体地旋转。外齿轮可由偏心轴可旋转地支撑，并且外齿轮与内齿轮相啮合。外齿轮在旋转轴旋转时随着关于偏心轴的旋转轴线的旋转而绕着旋转轴的旋转轴线回转。输出元件可与旋转轴同轴地布置以使得外齿轮的旋转传输至输出元件。替代地，旋转输出段可包括太阳齿轮、行星齿轮和行星托架。太阳齿轮可与旋转轴一体地旋转，并且行星齿轮可与内齿轮以及太阳齿轮相啮合。行星齿轮可在旋转轴旋转时随着旋转而绕着旋转轴的旋转轴线回转。行星托架可与旋转轴同轴地布置，并且行星托架可旋转地支撑行星齿轮以使得行星齿轮的回转传输至行星托架。
旋转式致动器可包括固定至安装孔的内壁的金属轴环。
安装孔可设置于壳体部分的三个位置处并且可在圆周方向上以规则的间隔布置。内齿轮可具有从内齿轮的外壁突出的多个突起，并且壳体部分可具有多个突起分别插入其中的多个凹陷。安装孔在壳体部分的圆周方向上的位置可与所述多个凹陷不同。
本公开连同其另外的目标、特点和优点一起将从下面的描述、所附权利要求以及附图中更好地理解，其中:图1是示出根据本公开第一实施例的旋转式致动器的截面图；图2是示出从图1中的箭头II看到的旋转式致动器的前壳体和环形齿轮的视图；图3是示出图2中所示的前壳体的视图；图4是示出图2中所示的环形齿轮的视图；图5是沿着图4的线V-V截取的环形齿轮的截面图；并且图6是根据本公开第二实施例从旋转式致动器的后壳体看到的前壳体和环形齿轮的视图。
具体实施例方式本公开的实施例将在下文参照附图进行描述。在实施例中，相应于在先实施例中描述的主题的部件可用相同的参考标号指示，并且该部分的冗余解释可以省略。当仅构造的一部分在一个实施例中描述时，另一个在先实施例可应用至该构造的其他部分。所述部分可组合，即使没有明确地描述这些部分能组合。实施例可部分地组合，即使没有明确地描述这些实施例能组合，只 要组合是没有坏处的。(第一实施例)根据本公开第一实施例的旋转式致动器10将参照图1至5进行描述。旋转式致动器10例如用于线控换挡系统的驱动部分。旋转式致动器20包括壳体20、马达40、减速部分60、输出元件70以及旋转编码器77。壳体20包括后壳体21和前壳体30。后壳体21由树脂制成，并且后壳体21包括筒部22、底部23、连接器部分24以及三个安装部分25。筒部22和底部23保持具有有底筒形的金属板81，以使得板81如图1中所示延伸入筒部22和底部23。连接器部分24在其中保持用于旋转编码器77的信号引脚26，以及用于马达40的未示出的动力引脚。安装部分25与筒部22的外壁成一体。每个安装部分25在其中保持由金属制成的插入螺母27。前壳体30由树脂制成，并且前壳体30包括筒部31、底部32、输出部分33以及三个安装部分34。筒部31与后壳体21的筒部22同轴地布置，并且筒部31在其中保持金属板82以使得金属板82延伸入筒部31。底部32在其与后壳体21相反的那侧上闭合筒部31的端部。输出部分33具有筒形形状，并且在与后壳体21所在位置相反的方向上从底部32的中心部分突出。输出部分33能插入未示出的自动变速器的外壳。安装部分34分别布置于相应于安装部分25的位置处，并且与筒部31的外壁成整体。每个安装部分34具有安装孔35，其在筒部31的轴向上延伸穿过安装部分34。安装孔35如图2和3所示在筒部31的圆周方向上以规则的间隔定位。另外，如图2和3中所示，安装孔35的内壁的在筒部31的径向上最内侧的一部分在筒部31的径向上定位于筒部31的外表面的内侧上。金属制成的插入轴环37固定至安装孔35的内壁。前壳体30通过使用螺钉85固定至后壳体21。螺钉85插入穿过插入轴环37以被固定至插入螺母27。壳体20的内部由设置于前壳体30的开口端面与后壳体21的开口端面之间的密封元件86与外部密封。马达40是三相无刷马达，并且包括定子41和转子48。定子41包括定子芯42和多个线圈45。定子芯42包括固定至板81的径向内壁的环部分43，以及从环部分43径向向内地突出的多个齿部分44。齿部分44在环部分43的圆周方向上以规则的间隔设置,并且齿部分44的数目例如是12个。在定子芯42中，多个环状板在它们的厚度方向上堆叠。线圈45包括4个U相线圈、4个V相线圈以及4个W相线圈，并且这些线圈由缠绕在齿部分44周围的导线制成。这三种线圈在环部分43的圆周方向上按照U相线圈、V相线圈和W相线圈 的顺序布置，以使得两个相同种类的线圈不会彼此相邻。线圈45电连接至设置于后壳体21的底部23的内壁上的母线57。母线57包括金属薄板，并且电连接至用于马达40的动力引脚。定子41通过转换U相线圈、V相线圈以及W相线圈的激励来产生在定子41的圆周方向上回转的磁场。所产生的磁场引起转子48旋转。转子48定位于定子41的径向内侧上，并且转子48包括转子轴49和转子芯54。转子轴49包括位于其轴向一侧上的一个端部50，并且所述一个端部50由后轴承59可旋转地支撑。转子轴49还包括位于其轴向另一侧上的另一个端部51，并且所述另一个端部51由前轴承58可旋转地支撑。转子轴49的所述一个端部50定位于后壳体21中，并且转子轴49的所述另一个端部51定位于前壳体30中。转子轴49还包括在所述一个端部50与所述另一个端部51之间的芯固定部分52和偏心部分53。芯固定部分52与所述一个端部50相邻,并且偏心部分53与所述另一个端部51相邻。所述一个端部50、芯固定部分52以及所述另一个端部51如图1中所示在第一轴中心Φ I上彼此同轴地布置。偏心部分53布置于从第一轴中心Φ I移位的第二轴中心Φ 2上。所述一个端部50、芯固定部分52以及所述另一个端部51可用作由马达40可旋转地驱动的旋转轴的示例。偏心部分53可用作相对于旋转轴偏心地设置以与旋转轴一体地旋转的偏心轴的示例。转子芯54包括例如通过压配合固定至转子轴49的径向外壁的轴套部分55，以及从轴套部分55径向地向外突出的突起部分56。突起部分56的数目例如是8个，并且突起部分56在转子芯54的圆周方向上以规则的间隔布置。在转子芯54中，多个环状板在它们的厚度方向上堆叠。减速部分60是一种行星齿轮设备，并且减速部分60包括环形齿轮61和外齿轮67。环形齿轮61定位于转子轴49的偏心部分53的径向外侧上，并且环形齿轮61与转子轴49的芯固定部分52同轴。环形齿轮61压配合至板82的径向内壁，板82延伸入前壳体30的筒部31并且由其保持。外齿轮67定位于环形齿轮61的径向内侧上从而与环形齿轮61相啮合。外齿轮67与转子轴49的偏心部分53同轴地布置，并且由固定至偏心部分53的径向外壁的中间轴承69可旋转地支撑。外齿轮67具有朝着与转子芯54相反的一侧突出的多个扭矩传输突起68。扭矩传输突起68在外齿轮67的圆周方向上以规则的间隔布置。稍后描述的扭矩传输突起68和扭矩传输孔73用作将外齿轮67的旋转传输至输出元件70的旋转传输部分。输出元件70包括轴部分71和凸缘部分72。轴部分71与转子轴49的所述另一个端部分51同轴地布置，并且由衬套74可旋转地支撑。衬套74固定至前壳体30的输出部分33的径向内壁。前轴承58设置于轴部分71的径向内壁上以与旋转轴49的所述另一个端部51相邻。轴部分71的径向内壁具有在轴部分71的轴向上延伸的内齿。内齿在轴部分71的轴向上定位于前轴承58的外侧上从而与旋转式致动器I的动力将传输至此的外部元件相啮合。内齿能连接输出元件70和外部元件以使得旋转运动能在其间传输。凸缘部分72连接至轴部分71的端部以与外齿轮67相邻。凸缘部分72具有外齿轮67的扭矩传输突起68自由地装配于此的多个扭矩传输孔73。扭矩传输孔73在输出元件70的圆周方向上以规则的间隔布置。在第一实施例中，至少转子轴49的偏心部分53、夕卜齿轮67以及输出元件70可用作稍后描述的旋转输出段的示例。输出元件70可与旋转轴同轴地布置以使得外齿轮67的旋转传输至输出兀件70。旋转编码器77包括磁体78、霍尔IC79、未示出的霍尔IC和基片80。下文中，在霍尔IC79和未示出的霍尔IC彼此没有区分时，它们被简单描述为“霍尔1C”。磁体78具有环状形状，并且是已经磁化以使得北极和南极在其圆周方向上交替地布置的多极磁体。磁体78与转子芯54同轴地布置，并且固定至转子芯54的在其与后壳体21的底部23相邻的那侧上的端部。基片80固定至后壳体21的底部23的内壁。霍尔IC安装于基片80上。霍尔IC79布置为在磁体78的圆周方向上从未示 出的霍尔IC位移预定的角度。霍尔IC包括霍尔元件和信号转换电路。霍尔元件是转换元件，其通过使用霍尔效应在电能与磁性之间转换。霍尔兀件输出电信号，其与由磁体78产生的磁场的磁通量密度成比例地变化。信号转换电路将霍尔元件的输出信号转换成数据信号。霍尔IC输出与转子芯54的旋转相一致的脉冲信号。从霍尔IC79输出的脉冲信号(A相位)与从未不出的霍尔IC输出的脉冲信号(B相位)异步例如四分之一周期。这两个脉冲信号从连接器部分24的信号引脚26输出至例如编码器或具有编码器功能的电子控制设备，以使得这两个脉冲信号用来检测转子芯54的旋转角度和旋转方向。在上述旋转式致动器10中，在线圈45的激励按U相位线圈、V相位线圈和W相位线圈的顺序转换时，转子48沿其圆周方向上的一个方向旋转。在线圈45的激励按照W相位线圈、V相位线圈和U相位线圈转换时，转子48沿其圆周方向上的另一方向旋转。转子48在这三种线圈的激励转换的每个循环旋转45°。在转子48旋转时，外齿轮67关于转子轴49的偏心部分53的旋转轴线旋转，并且沿着环形齿轮61的内齿移动，同时外齿轮67绕着芯固定部分52的旋转轴线回转。外齿轮67的转速由减速部分60调整为低于转子轴49的转速。在外齿轮67旋转时，扭矩传输突起68和扭矩传输孔73将外齿轮67的旋转运动传输至输出元件70。换言之，旋转输出段降低从转子轴49输出的转速并且与环形齿轮61相结合地输出动力。前壳体30和环形齿轮61将在下面描述。前壳体30的筒部31的内壁具有在筒部31的圆周方向上以规则的间隔设置的6个凹陷36。凹陷36如图1中所示定位于板82的径向内侧上，并且如图2和3中所示在前壳体30的圆周方向上定位于不同于安装孔35的位置处。由筒部31保持的环状板82具有6个凹陷83，它们定位于在圆周方向上与前壳体31的凹陷36的位置相应的位置处。与前壳体31的凹陷36相类似，板82的凹陷83在圆周方向上的位置与安装部分34的安装孔35不同。环形齿轮61如图2和4中所示包括筒部62、内齿部分63以及突起64。筒部62具有筒形形状，并且具有6个固定外表面65，外表面65设置于筒部62的径向外周边上以便在环形齿轮61的圆周方向上彼此分开。固定外表面65定位于通过使用轴中心Φ I作为中心绘出的虚拟圆筒形表面上。在圆周方向上以规则间隔布置的三个固定外表面65在圆周方向上的位置与3个安装部分34大致相同。内齿部分63如图5中所示从筒部62的端部径向向内地延伸，并且具有在内齿部分63的径向内端部分上相对于轴中心Φ I环形地布置的多个内齿。环形齿轮61的筒部62和内齿部分63可用作内齿轮的示例。内齿轮不能旋转，并且在旋转轴的径向上设置于旋转轴的外侧上。如图2、4和5中所示，突起64定位于在环形齿轮61的圆周方向上与固定外表面65的位置不同的位置处以便与筒部62成整体。换言之，突起64径向向外地从筒部62延伸，并且在圆周方向上以规则的间隔定位。突起64的数目是6个。环形齿轮61的筒部62的固定外表面65压配合至板82的固定内表面84以使得突起64插入凹陷36、83。突起64可与内齿轮的外壁成整体。筒部31和金属板82可用作内齿轮固定于此的壳体部分的示例。壳体部分可具有筒形形状并且具有突起64插入其中的凹陷36。安装部分34可用作与壳体部分的外壁成整体的安装元件的示例 。安装元件可具有安装孔35，其在壳体部分的圆周方向上的位置与凹陷36不同。外齿轮67可由偏心轴可旋转地支撑，并且外齿轮67与内齿轮相啮合以在旋转轴旋转时绕着偏心轴的旋转轴线旋转之下绕着旋转轴的旋转轴线回转。如上所述，在第一实施例的旋转式致动器10中，前壳体30的筒部31的凹陷36的位置在前壳体30的圆周方向上与安装部分34的安装孔35的位置不同。换言之，都能引起应力集中的凹陷36和安装孔35在圆周方向上彼此分开。因此，在环形齿轮61的压配合中施加于前壳体30上的应力能在圆周方向上分散而没有集中于前壳体30的局部部位上。因此，前壳体30由于应力集中造成的裂纹能受到限制，并且前壳体30的破损能受到限制。前壳体30能制成为坚固。而且，由于凹陷36和安装孔35彼此分开，模制树脂能在模塑前壳体30时在模具中平滑地在凹陷36和安装孔35周围流动。因此，前壳体30的焊接部分的接合强度能增加。在第一实施例中，环形齿轮61的3个固定外表面65在圆周方向上以规则的间隔布置，并且定位于在圆周方向上与具有相对较大厚度的安装部分34的位置大致相同的位置处。因而，在将环形齿轮61压配合至前壳体30中时，环形齿轮61能在其圆周方向上均匀地变形，并且环形齿轮61的尺寸准确性能由此提高。因此，环形齿轮61的效率和保持力能增加。在第一实施例中，金属插入轴环37固定至安装部分34的安装孔35的内壁。即使在此情况下，前壳体30的定位于插入轴环37的径向内侧上的部分能较厚，因为凹陷36和安装孔35在圆周方向上彼此隔开。因此，前壳体30的破损能受到限制。在第一实施例中，3个安装孔35在圆周方向上以规则的间隔设置。因而，在将环形齿轮61压配合至前壳体30中时施加至前壳体30的应力能在圆周方向上分散。(第二实施例)根据本公开第二实施例的旋转式致动器90将参照图6描述。如图6中所示，旋转式致动器90的旋转输出段与第一实施例的旋转式致动器10的旋转输出段不同。旋转式致动器90的旋转输出段包括太阳齿轮92、行星齿轮93以及行星托架94。太阳齿轮92与转子轴95 —体地旋转。行星齿轮93与环形齿轮61和太阳齿轮92相啮合。在转子轴95旋转时，行星齿轮93随着旋转而绕着转子轴95的旋转轴线回转。行星托架94与转子轴95同轴以可旋转地支撑行星齿轮93。行星齿轮93的旋转运动传输至行星托架94以使得行星托架94旋转。转子轴95可用作旋转轴的示例。第二实施例的旋转输出段如上所述不同于第一实施例的旋转输出段，但是环形齿轮61和前壳体30在 第一和第二实施例之间是相同的。因而，与第一实施例类似的效果能在第二实施例中获得。虽然本公开已经参照附图结合其优选实施例完整地描述，但是将注意到，下面描述的各种变化和变型对于本领域技术人员而言将是很显然的。环形齿轮61可通过除了压配合以外的方法固定至前壳体30的内壁。板82可以不提供并且延伸入前壳体30的筒部31，并且，在此情况下，环形齿轮61可直接压配合至前壳体30的筒部31中。插入轴环37可以不提供并且延伸入前壳体30的安装部分34的安装孔35。前壳体30可由除了树脂以外的材料制成。例如，前壳体30可由铝制成。与环形齿轮61的外壁一体地提供的突起64的数目不限于6个，并且可以多于或少于6个。突起64能在圆周方向上不以规则的间隔布置。前壳体30的筒部31的内壁的凹陷36的数目不限于6个，并且可多于或少于6个。凹陷36能在圆周方向上不以规则间隔提供。 前壳体30的安装部分34的安装孔35的数目不限于3个，并且可多于或少于3个。安装孔35能在圆周方向上不以规则的间隔布置。前壳体30的安装部分34能以凸缘状形状形成，并且可具有多个安装孔。代替包括环形齿轮61和旋转输出段的行星齿轮设备，可提供包括环形齿轮61的另一行星齿轮设备。在第一和第二实施例中，环形齿轮61包括从筒部62的端部径向向内延伸并且在内齿部分63的径向内端部分上具有多个内齿的内齿部分63。替代地，内齿可与筒部62的内壁成整体。筒部62的径向外周边除了设置突起64以外的整个部分可用作固定外表面65。环形齿轮61的设置于相邻两个突起64之间的固定外表面65的数目可以不必是I。前壳体30在其轴向上可分为3个部分或更多。代替马达40，可使用能用作输出扭矩的动力源的另一类型的马达。旋转式致动器可用于除了车辆线控换挡系统以外的设备中。本公开不限于上述实施例，并且在不脱离本公开的范围之下可以各种实施例实行。另外的优点和变型对于本领域技术人员而言将是容易出现的。因此本公开更宽泛地说不限于所示和所述的具体细节、代表性装置以及说明性示例。
权利要求
1.一种旋转式致动器，其包括 马达(40)； 旋转轴(50，51，52，95)，其由马达(40)可旋转地驱动； 不能旋转的内齿轮(62，63)，其在旋转轴(50，51，52，95)的径向方向上设置于旋转轴(50，51，52，95)的外侧上； 旋转输出段，其在所述径向方向上设置于旋转轴(50，51，52，95)与内齿轮(62，63)之间以降低从旋转轴(50，51，52，95)输出的转速并且与内齿轮(62，63)相结合地输出动力；壳体部分(31 ;82)，其具有筒形形状，并且固定至在径向方向上定位于壳体部分(31，82)的内侧上的内齿轮(62，63);以及 安装元件(34)，其与壳体部分(31 ；82)的外壁成整体，其中 内齿轮(62，63)具有从内齿轮(62，63)的外壁突出的突起(64)， 壳体部分(31，82)具有突起(64)插入其中的凹陷(36)，并且 安装元件(34)具有安装孔(35)，安装孔(35)在壳体部分(31，82)的圆周方向上的位置与凹陷(36)不同。
2.根据权利要求I的旋转式致动器，其中 旋转输出段包括 偏心轴(53)，其相对于旋转轴(50，51，52)的旋转轴线偏心地提供并且与旋转轴(50，51，52) 一体地旋转； 外齿轮(67 )，其由偏心轴(53 )可旋转地支撑，外齿轮(67 )与内齿轮(62，63 )相啮合以在旋转轴(50，51，52)旋转时随着关于偏心轴(53)的旋转轴线的旋转而绕着旋转轴(50，51，52)的旋转轴线回转；以及 输出元件(70)，其与旋转轴(50，51，52)同轴地布置以使得外齿轮(67)的旋转传输至输出元件(70)。
3.根据权利要求I的旋转式致动器，其中 旋转输出段包括 太阳齿轮(92)，其与旋转轴(95) —体地旋转； 行星齿轮(93 )，其与内齿轮(62，63 )以及太阳齿轮(92 )相啮合以在旋转轴(95 )旋转时随着旋转而绕着旋转轴(95)的旋转轴线回转；以及 行星托架(94)，其与旋转轴(95)同轴地布置，行星托架(94)可旋转地支撑行星齿轮(93)以使得行星齿轮(93)的回转传输至行星托架(94)。
4.根据权利要求I至3的任何一个的旋转式致动器，还包括固定至安装孔(35)的内壁的金属轴环。
5.根据权利要求I至3的任何一个的旋转式致动器，其中安装孔(35)设置于壳体部分(31，82)的三个位置处并且在圆周方向上以规则的间隔布置。
6.根据权利要求5的旋转式致动器，其中 内齿轮(62，63)具有从内齿轮(62，63)的外壁突出的多个突起， 壳体部分(31，82)具有多个突起分别插入其中的多个凹陷，并且 安装孔(35)在壳体部分(31，82)的圆周方向上的位置与所述多个凹陷不同。
全文摘要
一种旋转式致动器包括由马达(40)可旋转地驱动的旋转轴(50，51，52，95)、在旋转轴的径向方向上设置于旋转轴的外侧上的内齿轮(62，63)、在径向方向上设置于旋转轴与内齿轮之间以降低从旋转轴输出的转速并且与内齿轮相结合地输出动力的旋转输出段、固定至内齿轮的筒形壳体部分(31；82)、以及与壳体部分(31；82)的外壁成整体的安装元件(34)。内齿轮具有从内齿轮的外壁突出的突起(64)，并且壳体部分具有突起插入其中的凹陷(36)。安装元件具有安装孔(35)，其在壳体部分的圆周方向上的位置与凹陷不同。
文档编号F16H1/32GK103256342SQ201310051700
公开日2013年8月21日 申请日期2013年2月17日 优先权日2012年2月17日
发明者粂干根, 中山诚二, 伊东卓 申请人:株式会社电装