防反向驱动的致动器组件的制作方法

本公开涉及致动器组件，并且更具体地涉及选择性地防止输出端的反向驱动的致动器组件。

背景技术：

致动器可以用于使输出轴旋转并且输出轴可进而使装置移位或驱动装置以改变位置（包括角位置）。可能发生反向驱动，其中，输出轴无意地旋转。在一些应用中，不能接受反向驱动并且需要维持该装置的位置。为防止反向驱动，一些装置已使用离合器或制动器，但这些东西增加了系统的成本和复杂性。

技术实现要素：

在至少一些实施方式中，致动器组件可包括：驱动器；与所述驱动器联接的齿轮组；联接到所述齿轮组的接口构件；以及联接到所述接口构件的输出端。在所述接口构件的至少一个位置中，所述齿轮组结合以防止所述输出端的反向驱动。

在至少一些实施方式中的致动器组件包括环形齿轮、具有轴线的太阳齿轮、以及行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮和所述环形齿轮啮合并适于围绕轴线旋转。驱动构件可以偏离所述行星齿轮旋转轴线，并且设置有承载件，所述行星齿轮安装在所述承载件上。所述行星齿轮相对于所述承载件围绕所述行星齿轮旋转轴线旋转并且随着所述承载件围绕所述承载件的轴线旋转。接口构件可与所述驱动构件接合并且在所述驱动构件的运动的至少一部分期间通过所述驱动构件运动。并且输出端可以联接到所述接口构件以与所述接口构件一起运动。当所述行星齿轮旋转时，所述驱动构件相对于所述接口构件运动，并且在所述驱动构件相对于所述接口构件的至少一个位置中，防止所述输出端的反向驱动运动。

其他实施例能够从上述和来自附图中所示的实施例及下面的描述的那些的组合导出。

附图说明

将参照附图阐述优选实施方式和最佳模式的以下详细描述，在附图中：

图1是致动器组件的透视图；

图2是图1的致动器组件的分解视图；

图3是致动器组件的截面视图；

图4是致动器组件的行星齿轮组、接口构件以及输出轴的透视图；

图5-8是在不同位置中示出的行星齿轮组的平面视图；以及

图9和图10是示例平面视图，其示出承载件上的止动件与壳体上的止动表面的接合以限制致动器组件的旋转位置。

具体实施方式

更详细地参考附图，图1-3示出具有输出端的致动器组件10，该输出端可以是或包括输出轴12，旋转该输出轴12以使装置运动，并且以选择性地防止装置反向驱动致动器组件。术语“反向驱动”意在表示装置使致动器组件旋转，换句话说，输出端驱动输入端而不是倒过来。由致动器组件10驱动的装置可包括凸轮、齿轮或其他东西，并且根据需要，该运动可以在正方向上持续、处于正反向上或在两个或多个位置之间在正反向上的来回运动的离散段中。致动器组件10可与许多各种不同的装置一起使用，其中一个示例是用于汽车变速器的挡选择器，其中，该组件的旋转引起挡选择器的旋转，从而改变所选择并接合的变速器挡（例如，在停车挡、空挡、倒车挡和驱动挡之中）。在该示例中，在反向驱动旋转可能导致非期望的挡改变的情况下，应当防止反向驱动。可以使用致动器组件的另一示例是用于一装置，其便于两轮和四轮驱动挡之间的切换。

致动器组件10包括壳体14、主驱动器16、由主驱动器16驱动的齿轮组18、以及输出轴12。若需要，壳体14可容纳致动器组件10的所有或大部分其他部件，以提供紧凑、独立的组件。在所示出的实施方式中，壳体14包括大体筒形主体和内部支撑件26以便于将各种部件定位和安装在壳体14中，如将在下面更详细地描述的。

主驱动器16可设置在壳体14内并包括能够驱动齿轮组18旋转的任何装置。在所示出的实施方式中，主驱动器16包括电马达28，其使驱动轴30围绕组件的主轴线31（图3、图5-8）旋转。马达28位于壳体支撑件26的一侧上，并且齿轮组18的齿轮中的至少一些位于支撑件26的相对侧上。在所示出的实施方式中，所有齿轮都在支撑件26的相对侧上，因为马达28和驱动轴30延伸通过支撑件26的开口32以接合并驱动齿轮中的至少一个。根据需要，马达28可使驱动轴30沿一个或全部两个方向（顺时针、逆时针）旋转。

齿轮组18可操作地将马达28联接到输出轴12，使得由马达28引起的驱动轴30的旋转引起输出轴12的旋转。在所示出的实施方式中，齿轮组18包括行星齿轮组18。行星齿轮组18包括环形齿轮34、太阳齿轮36、承载件38、以及由承载件38承载的一个或多个行星齿轮40。在若干构造中，行星式齿轮组18可联接在驱动轴30和输出轴12之间。本文中详细描述和示出的构造提供固定以防旋转的环形齿轮34和由驱动轴30直接驱动的太阳齿轮36。如从本公开可理解的，在其他改型的情况下，太阳齿轮36或承载件38也可被保持或固定以防旋转。

在至少一些实施方式中，环形齿轮34是环状的，具有与组件的主轴线31对齐的中心轴线，并且包括围绕开口44的径向向内面向的齿42。为保持环形齿轮34以防旋转，环形齿轮34包括邻接壳体14中的一个或多个表面的突出部46。如示出的，突出部46从环形齿轮34向外延伸并被接收在支撑件26中的互补凹部48中。在替代性实施例中，可设置多于一个的突出部46和凹部48，或可设置不同的结构以保持环形齿轮34以防旋转。作为一个非限制性示例，环形齿轮可以形成为壳体的部分而不是形成为单独的部件。

在至少一些实施方式中，太阳齿轮36与环形齿轮34同轴地对齐并被接收在环形齿轮34内。太阳齿轮36可包括向外面向的齿50和驱动轴接收开口52，该开口52允许太阳齿轮36通过驱动轴30被驱动围绕轴线31旋转。太阳齿轮36可以以任何合适的布置联接到驱动轴30并由驱动轴30驱动，并且可具有任何期望数量的齿50。

所示出的承载件38大体位于环形齿轮34和壳体14内的支撑件26之间。在所示出的实施方式中，承载件38至少部分地与环形齿轮34重叠并包括用于每个行星齿轮40的轴54。轴54从承载件38轴向延伸，远离支撑件26并延伸到环形齿轮开口44中，与环形齿轮齿42径向间隔开。承载件38可还承载一个或多个止动件56，其适于接合（例如，壳体14的）邻近表面以限制承载件38围绕轴线31且相对于壳体14的旋转。在所示示例中，承载件38包括一对止动件56，并且支撑件26包括一个或多个止动表面58，所述止动表面布置成接合止动件56以限制承载件38在全部两个方向上的旋转。也就是说，允许承载件38在全部两个方向上旋转有限的量，直到止动件56接合止动表面58为止。这提供致动器组件10的离散位置，其可有助于控制由致动器组件10驱动的装置的旋转，和/或确保用于装置的限定位置。

一个或多个行星齿轮40可安装在承载件38的轴54上，并且在所示出的实施方式中，存在三个轴54和三个行星齿轮40。每个行星齿轮40均可包括适于接合环形齿轮齿42和太阳齿轮齿50两者的向外延伸的齿60。轴54可以与环形齿轮和太阳齿轮34、36的旋转轴线在径向上等距地间隔开，并且行星齿轮40可全部具有相同的尺寸并且在周向上等距地间隔开。每个行星齿轮40均可围绕由其相应轴54限定的轴线61旋转，并且行星齿轮40也可与承载件38一起围绕承载件的轴线旋转，该轴线可与环形齿轮和太阳齿轮34、36的轴线对齐。

至少一个行星齿轮40及直至每个行星齿轮40与驱动构件62联接或承载驱动构件62。驱动构件62不与行星齿轮40同轴，而是偏心地安装在行星齿轮40上或以其他方式联接到行星齿轮40。在所示出的实施方式中，每个行星齿轮40均包括限定驱动构件62的销。销可从行星齿轮40朝着输出轴12轴向向外延伸，并且适于接合联接到输出轴12的接口构件66。在所示出的实施方式中，行星齿轮40包括扁平且圆形主体68，驱动构件62从该主体68轴向地延伸离开一侧并且齿60延伸离开另一侧。当然，行星齿轮40可具有任何期望的结构和布置。

接口构件66可以是任何构件，其通过与驱动构件62接合而被驱动旋转并且联接到输出轴12以使输出轴12运动。在所示出的实施方式中，接口构件66固定到输出轴12并且是具有狭槽70的大体扁平盘，每个狭槽70均接收驱动构件62。接口构件66可围绕与环形齿轮和太阳齿轮34、36的轴线31对齐的轴线旋转，并且狭槽70可相对于该轴线径向延伸并且成角度地间隔开以与行星齿轮40对齐。狭槽70可以从在接口构件66的旋转轴线31和对应行星齿轮40（例如，承载驱动构件62（其被接收在狭槽70内）的行星齿轮40）的旋转轴线61之间的位置延伸到超过行星齿轮40的节圆半径的位置。代替或额外于承载件38上的止动件56，可在接口构件66上设置一个或多个止动件，从而限制在一个或全部两个方向上的旋转。在使用中，在至少某些实施方式中，驱动构件62在狭槽70内的第一位置和第二位置之间运动，第一位置在接口构件66的旋转轴线31和对应行星齿轮40的旋转轴线61之间，第二位置超过行星齿轮的节圆半径或在其节圆半径外侧，如将在下面更详细地描述的。

输出轴12可以是布置成由齿轮组18和接口构件66驱动并联接到装置以驱动该装置的任何部件（一个或复数个）。在所示出的实施方式中，输出轴12是柱形的且在一端处固定到接口构件66，并且与接口构件66、承载件38、太阳齿轮36以及环形齿轮34同轴。输出轴12的相对端可延伸出壳体14或以其他方式可接近以用于联接到待由致动器组件10驱动的装置。

在使用所示出的致动器组件10时，马达28使驱动轴30旋转，驱动轴30使太阳齿轮36旋转。太阳齿轮36的旋转引起行星齿轮40的旋转。因为环形齿轮34被固定以防旋转，故行星齿轮40的旋转引起承载件38的旋转。行星齿轮40的旋转还使驱动构件62在狭槽70内且相对于接口构件66运动。行星齿轮40围绕其轴线61及承载件38围绕其轴线31的组合旋转引起驱动构件62在狭槽70内接合接口构件66并使接口构件66旋转。驱动构件62和狭槽70布置成使得各驱动构件62一起起作用以使接口构件66旋转，并且齿轮和接口构件66在正常操作中彼此不结合或干涉。在一种形式中，与轴线31相距等距地维持驱动构件62。

输出轴12和接口构件66可旋转所期望的那么多，或直到止动件56接合止动表面58（如果设置有止动件和止动表面）。图9和图10示出止动件56碰到壳体中的相对止动表面58，从而限制在每个方向上的旋转。输出轴12和接口构件66还可在相对方向上旋转，并且可旋转所期望的那么多或直到止动件56接合止动表面58（如果设置有的话）为止。输出轴12、接口构件66、承载件38以及太阳齿轮36全部都在相同方向上旋转，同时行星齿轮40围绕其轴线61在相对方向上旋转。

如上所述，在接口构件66的旋转期间，驱动构件62在狭槽70内径向地运动。如在图5和图6中示出的，驱动构件62可从位于或靠近狭槽70的径向内端处的第一位置（图5）运动到位于或靠近狭槽70的径向外端处的第二位置（图6）。在第一位置中，每个驱动构件62均位于接口构件66的旋转轴线31和其对应行星齿轮40的旋转轴线61之间。在第二位置中，每个驱动构件62均定位成在径向上更加远离接口构件66的旋转轴线31并且在其对应行星齿轮40的节圆半径的径向外侧。当行星齿轮40比太阳齿轮36具有更少的齿时，对于太阳齿轮36的每次旋转，行星齿轮40可围绕其轴54旋转多于一次。因此，当这是真的时，在齿轮旋转时，驱动构件62可在第一位置和第二位置之间来回地行进多次。可以认为，对于行星齿轮40的每次旋转，驱动构件62运动一个行程，在该情况下，对于太阳齿轮36的每次旋转，驱动构件62运动多于一个行程。当然，太阳齿轮不需要旋转一次。根据需要，太阳齿轮能够旋转不到一次或多于一次，并且太阳齿轮可具有与行星齿轮相同的、比行星齿轮更少或更多的齿。

在驱动构件62在其狭槽70内的至少一些位置中，将引起齿轮组18的旋转（比如，反向驱动)的输出轴12在任意方向上的旋转被防止。在输出端不旋转但以其他方式运动，或既旋转又以其他方式运动的实施方式中，可以防止反向驱动运动和/或旋转。这可能是期望的，以确保由致动器组件10驱动的装置在正常使用期间或在功率损耗期间不无意地运动到期望位置之外，并且这可将装置保持在特定位置中。在该示例中，当驱动构件62与接口构件66的接合区域72在与轴线31相距等于或大于太阳齿轮的节圆半径(图5中的“SR”)加上行星齿轮的节圆直径(图5中的“PD”)的距离处时，防止反向驱动。换句话说，当驱动构件62的接合区域72位于环形齿轮34的节圆半径处或其外侧时，防止反向驱动，其中“外侧”意指在与轴线31相距大于环形齿轮的节圆半径的距离处。驱动构件62与接口构件66的接合区域72可以是一个点或更大的表面区域并且在销的两侧上示出，因为齿轮可在顺时针和逆时针方向两者上旋转，在至少一些实施方式中，提及位于半径处或其外侧的接合区域可能意指接合区域72的中心位于这样的位置或距离处。在图4和图6中，驱动构件62的接合区域72位于与轴线31相距大于太阳齿轮的节圆半径SR加上行星齿轮的节圆直径PD的距离处，并且在图8中，驱动构件62的接合区域72位于与轴线31相距大约等于（或稍微大于）太阳齿轮的节圆半径SR加上行星齿轮的节圆直径PD的距离处。反向驱动在该情况下得以避免，这是因为由输出轴12（经由接口构件66和驱动构件62)在行星齿轮40上产生的转矩在与行星齿轮40旋转相对的方向上，其可能由输出轴12的反向驱动旋转引起。这些相对力锁定组件并防止反向驱动旋转。

相反地，当驱动构件62的接合区域72位于与轴线31相距小于太阳齿轮的节圆半径SR加上行星齿轮的节圆直径PD的距离处时，诸如在图5中所示，在输出轴12的反向驱动旋转期间，由输出轴12所产生的转矩与行星齿轮40旋转的方向相同。在该情况下力不是相对的，并且允许反向驱动旋转。因为在组件的旋转期间驱动构件62的接合区域72可以多次处于防止反向驱动的位置中，这是由于太阳齿轮36和行星齿轮40的齿轮比引起的，所以存在致动器组件10的若干角位置，在这些位置中可以防止反向驱动，并且同样，存在在其中可以允许反向驱动的若干角位置。进一步，为防止反向驱动，驱动构件62的接合区域72不必与延伸穿过轴线31和61两者的线或平面对齐，只要接合区域72位于等于或大于特定距离的距离处，就将防止反向驱动。这种情况的一个示例在图8中示出。

在太阳齿轮36被保持以防旋转并允许环形齿轮34旋转的布置中，驱动构件62的不同位置将防止输出轴12的反向驱动旋转。在该布置中，当驱动构件62的接合区域72位于轴线31和太阳齿轮的节圆半径SR之间，或与轴线间隔开等于太阳齿轮的节圆半径SR的距离但不在太阳齿轮外侧（比如，仍然重叠）时，将防止输出轴12的反向驱动旋转。

在两者情况下（当环形齿轮被保持以防旋转时和当太阳齿轮被保持以防旋转时），应当认识到，由于摩擦力或其他力倾向于抵抗齿轮的旋转（例如，马达提供抵抗旋转的至少一些力），所以当驱动构件62与指示防止反向驱动的位置间隔开时，可以在使用中所遭受的力的作用下防止输出轴12的反向驱动旋转。也就是说，甚至当驱动构件62未处于所述位置中时，倾向于反向驱动旋转输出轴12的力也可以被有效地抵消。例如，当环形齿轮被保持以防旋转时，倾向于反向驱动旋转输出轴12的力可能不足以实际上使输出轴旋转，即使在驱动构件62的接合区域72相对于轴线31位于太阳齿轮的节圆半径的外侧时。因此，本公开应被足够广泛地解释成包括在其中以本文所描述的方式防止输出轴的这样的反向驱动旋转的任何位置（例如，齿轮和驱动构件62相对于接口构件的定向，其在给定实施方式中足以防止反向驱动旋转）。

进一步，驱动构件62在行星齿轮40上的偏心率可以变化。通常，较小的偏心率有效地提供较低的转矩力以防止反向驱动，并且更大的偏心率提供更大的转矩力以更好地防止反向驱动。若需要，止动件56和止动表面58的接合可与防止反向驱动的致动器组件10的角位置一致。但是，如上所述，防止反向驱动不取决于止动件56和止动表面58的接合。可在组件10的任何旋转部分上采用旋转传感器以使得控制器能够确定组件的一个或多个部分（例如，输出轴12）的角位置。如在图3中示意性地示出的，传感器80可由壳体14承载并响应输出轴12的角位置。可使用任何合适的传感器，并且一个示例是霍尔效应传感器，其中，输出轴12包括相对于传感器旋转的磁体82。

因此，致动器组件10提供输出端的受控驱动（在至少一些实施方式中输出轴12的旋转）并且能够选择性地防止输出端的反向驱动。当在车辆变速器换档器应用中使用组件时，可能期望防反向驱动特征以只要期望就将车辆变速器保持在特定挡中，并且可能甚至在致动器组件10的主驱动器16功率损耗期间。一些系统利用蜗轮驱动器来抵消反向驱动力。但蜗轮被安装为垂直于输出轴轴线并且系统占据相对大的空间。在此，太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮34可以是共平面的，其中承载件38和接口构件66在该平面外，从而提供需要较少空间并可方便地容纳在带有马达的壳体中的紧凑组件。

尽管本文所公开的本发明的形式组成当前优选的实施例，但许多其他形式是可能的。本文不旨在提及本发明的所有可能的等同形式或衍生形式。应理解，本文所使用的术语仅仅是描述性的，而不是限制性的，并且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可做出各种改变。例如，可能存在将需要改型以实现相同功能并且根据本公开本领域普通技术人员将容易理解的其他行星齿轮构造。根据需要，例如，可包括其他齿轮组以调整速度和/或转矩。例如而不是限制，可能存在多于一个的行星齿轮级以例如增大输出转矩，并且在这样的情况下，驱动构件能够在行星齿轮的最后一级上。相对位置或定向术语（像上、下、侧、顶、底、左、右等等）针对附图中部件的定向并不旨在限制本发明，除非明确指出为这样的限制。可以预期部件可以以其他方式定向和布置。