旋转致动器的制作方法

本发明涉及一种旋转致动器。

背景技术：

之前，已知一种旋转致动器，其用作车辆的线控换挡系统的驱动装置。例如，jp2018-194087a(对应于us2019/0229588a1)公开了一种致动器，该致动器通过减速器机构减小从电动马达输出的旋转速度并且从输出轴输出速度减小后的旋转运动。磁体固定到马达轴的端部以感测马达轴的旋转位置，并且位置传感器安装在控制电路板处以感测从磁体产生的磁通量。基于位置传感器的输出来控制电动马达的运转。控制电路板的外周部被固定到壳体。

位置传感器的感测精度在很大程度上受磁体和位置传感器之间的间隙影响。关于这一点，在jp2018-194087a中，安装部件处的控制电路板部分例如由于振动而发生较大的位移。从而，上述间隙被改变从而引起位置传感器的感测精度的降低。此外，当控制电路板例如由于振动而发生位移时，电子部件和/或用于固定放置在控制电路板处的电子部件的焊料的耐久性可能会降低。

技术实现要素：

鉴于上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种旋转致动器，其限制位置传感器的感测精度的降低并且还限制放置于控制电路板处的电子部件或焊料的耐久性的降低。

根据本发明，提供了一种用于车辆的线控换挡系统的旋转致动器。该旋转致动器包括电动马达；多个电子部件，其被配置为控制电动马达的运转；控制电路板，其上安装有多个电子部件；位置传感器，其被安装到控制电路板；以及多个位移限制支撑件。位置传感器被构造成感测电动马达的转子或马达轴的旋转位置。多个位移限制支撑件支撑控制电路板，使得多个位移限制支撑件限制控制电路板的位移。多个位移限制支撑件中的一个或多个安装在围绕位置传感器的部分周边处或者沿着整个周边安装，多个位移限制支撑件中的另一个或多个安装在围绕多个电子部件中的一个相应电子部件的部分周边处或沿着整个周边安装。

位移限制支撑件以上述方式支撑控制电路板，使得即使当诸如振动之类的外部输入施加到控制电路板时，也可以限制控制电路板的位移。通过将位移限制支撑件放置在位置传感器附近，可以有效地限制磁体和位置传感器之间的间隙的变化。因此，可以限制位置传感器的感测精度的降低。此外，通过将位移限制支撑件放置在多个电子部件中具有相对较大重量的某个特定电子部件附近，可以进一步有效地限制控制电路板的位移。因此，可以限制放置在控制电路板处的电子部件或焊料的耐久性的降低。

附图说明

本文描述的附图仅用于对所选实施例而不是所有可能的实施方式进行说明，并且不用于限制本发明的范围。

图1是示出包括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是用于描述图1所示的换挡挡位改变机构的图。

图3是根据第一实施例的旋转致动器的剖视图。

图4是沿图3中的线iv-iv截取的控制单元的视图。

图5是沿图3中的线v-v截取的控制单元的视图。

图6是根据第二实施例的旋转致动器的控制单元的视图并且对应于第一实施例的图4。

图7是根据第二实施例的旋转致动器的控制单元的视图并且对应于第一实施例的图5。

图8是根据第三实施例的旋转致动器的剖视图。

图9是根据另一实施例的旋转致动器的控制单元的视图并且对应于第一实施例的图4。

图10是根据其他实施例的旋转致动器的控制单元的视图并且对应于第一实施例的图5。

图11是根据又一实施例的旋转致动器的控制单元的视图并且对应于第一实施例的图4。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明的各种实施例的旋转致动器。在各个实施例中共有的部分将由相同的附图标记表示，并且将不再赘述。

(第一实施例)

旋转致动器用作车辆的线控换挡系统的驱动装置。

(线控换挡系统)

首先，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：换挡操纵装置13，其控制变速器12的换挡挡位；以及旋转致动器(以下称为致动器)10，其驱动变速器12的换挡挡位改变机构14。致动器10包括：驱动单元15，其具有电动马达30；和控制单元16，其基于从换挡操纵装置13输出的指令信号来控制电动马达30的运转，并指令换挡挡位。

如图2所示，换挡挡位改变机构14包括：挡位切换阀20，其控制对变速器12中液压机构的油压的供给(参见图1)；制动弹簧21和制动杆22，它们一起配合以保持相应的换挡挡位；驻车杆25，当换挡挡位改变为驻车挡位时，通过将驻车杆24配合到变速器12的输出轴的驻车齿轮23而锁定变速器12的输出轴的旋转；和手动轴26，其与制动杆22一体旋转。

换挡挡位改变机构14通过使制动杆22随着手动轴26旋转而使与制动杆22联接的挡位切换阀20的阀元件27和驻车杆25中的每一个移动到与目标挡位对应的对应位置。在线控换挡系统11中，致动器10连接至手动轴26以电动地改变换挡挡位。

(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是机电一体的致动器，其包括驱动单元15和控制单元16，而驱动单元15和控制单元16被接收在壳体60中。

壳体60包括呈管状的上壳体段61和呈杯状的下壳体段62。上壳体段61在上壳体段61的一个端部63和另一端部64之间形成间隔壁65。控制电路板71安装在一个端部63的内部。控制电路板71被用作盖子的板盖67覆盖，板盖67被安装到一个端部63的开口端，从而确保了用于屏蔽控制电路板71所需的屏蔽性能。下壳体段62被组装到另一端部64。下壳体段62形成管状突出部69，该管状突出部突出到与上壳体段61相反的相反侧。手动轴26被放置成使得手动轴26穿过管状突出部69插入。

驱动单元15包括：电动马达30，其用作驱动源；输出轴40，其平行于电动马达30的旋转轴线ax1延伸；和减速器机构50，其减小从电动马达30输出的旋转速度，并将速度减小的旋转传递至输出轴40。

电动马达30包括：定子31，其牢固地压配合到另一端部64的板壳68；转子32，其被设置在定子31的径向内侧，和马达轴33，其与转子32一起绕旋转轴线ax1旋转。马达轴33由安装到板壳68的轴承34和安装到下壳体段62的轴承35可旋转地支撑。此外，马达轴33具有偏心部36。偏心部36位于转子32的下壳体段62一侧，并且相对于旋转轴线ax1偏心。通过控制单元16控制向定子31的三相绕组38的电流供应，电动马达30可以沿正向和反向中的每一个旋转，并且可以在期望的旋转位置停止。塞子19安装在板盖67的通孔中。在致动器10发生故障的情况下，可以拔出塞子39以使得能够手动旋转马达轴33。

减速器机构50包括第一减速器17和第二减速器18。第一减速器17包括齿圈51和太阳齿轮52。第二减速器18是平行轴线型并且包括驱动齿轮53和从动齿轮54，驱动齿轮53的旋转轴线与从动齿轮54的旋转轴线相互平行。齿圈51围绕旋转轴线ax1放置。太阳齿轮52由安装到偏心部36的轴承55可旋转地支撑，从而太阳齿轮52可绕偏心轴线ax2旋转并且在齿圈51的内侧与齿圈51啮合。当马达轴33旋转时，太阳齿轮52进行行星运动，使得太阳齿轮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的旋转速度相对于马达轴33的旋转速度降低。太阳齿轮52具有用于将旋转运动传递给驱动齿轮53的孔56。

驱动齿轮53沿着旋转轴线ax1放置，并由轴承57可旋转地支撑，轴承57装配到马达轴33，使得驱动齿轮53绕旋转轴线ax1旋转。驱动齿轮53具有突起58，该突起58插入太阳齿轮52的孔56中，从而在太阳齿轮52和驱动齿轮53之间传递旋转运动。太阳齿轮52的旋转运动通过孔56和突起58之间的啮合被传递到驱动齿轮53。孔56和突起58形成传动机构59。从动齿轮54沿着与旋转轴线ax1平行并且与管状突出部69同轴的旋转轴线ax3放置，使得从动齿轮54在驱动齿轮53的外侧与驱动齿轮53啮合。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。与驱动齿轮53的旋转速度相比，从动齿轮54的旋转速度降低。

输出轴40成形为管状，并且绕旋转轴线ax3设置。间隔壁65具有与旋转轴线ax3同轴的支撑通孔66。输出轴40由安装在支撑通孔66中的第一凸缘衬套46和安装在管状突出部69内部的第二凸缘衬套47支撑，从而输出轴40可绕旋转轴线ax3旋转。从动齿轮54是与输出轴40单独形成的单独构件，并且在输出轴40的外侧装配到输出轴40，使得从动齿轮54联接到输出轴40从而在从动齿轮54和输出轴40之间传递旋转运动。手动轴26插入到输出轴40的内部，并且通过例如花键配合而联接到输出轴40，使得输出轴40可以将旋转运动传递到手动轴26。

输出轴40的一个端部41由第一凸缘衬套46可旋转地支撑。输出轴40的另一端部42由第二凸缘衬套47可旋转地支撑。从动齿轮54由第一凸缘衬套46的第一凸缘48和第二凸缘衬套47的第二凸缘49轴向支撑，同时从动齿轮54被保持在第一凸缘48和第二凸缘49之间。在另一个实施例中，从动齿轮54可以由一对支撑部分例如壳体60和/或另一个板轴向支撑。

控制单元16包括：多个电子部件，其被配置为控制电动马达30的运转；安装有电子部件的控制电路板71；输出轴位置传感器72，其被安装到控制电路板71；和多个马达位置传感器73，其被安装到控制电路板71。控制电路板71具有多个外周固定部75，其被放置在控制电路板71的外周处并且通过热模锻工艺被热模锻部固定到间隔壁65，该热模锻工艺涉及将每个热模锻部74抵靠着相应的一个外周固定部75进行热模锻。

电子部件包括多个微型计算机81、一组mosfet82、电容器83、二极管84、asic85、电感器86、电阻器87、电容器芯片88等。微型计算机81基于例如从输出轴位置传感器72和马达位置传感器73输出的检测信号来执行各种计算。mosfet82响应于从一个或多个微型计算机81输出的驱动信号来执行开关操作，并对三相绕组38的通电进行切换。电容器83使从电源(未示出)输入的电力的变化变平滑，并且限制由于mosfet82的开关操作而产生的噪声的流出。此外，电容器83与电感器86配合形成滤波电路。asic85是高速执行特定处理的集成电路(ic)芯片。

输出轴位置传感器72被放置在控制电路板71的两个相反表面中的一个(以下称为一个表面)76处，该两个相反表面在旋转轴线ax1的轴向方向上彼此相反，从而输出轴位置传感器72与磁体43相对。磁体43被固定到安装于输出轴40的保持器44。输出轴位置传感器72通过感测磁体43产生的磁通量来感测一起旋转的输出轴40和手动轴26的旋转位置。

马达位置传感器73被放置在控制电路板71的一个表面76处，使得马达位置传感器73与磁体45相对。在本实施例中，马达位置传感器73的数量为三个，这些马达位置传感器73在围绕旋转轴线ax1的周向上依次放置。环状的磁体45被固定到安装于马达轴33的保持器37。马达位置传感器73通过感测磁体45产生的磁通量来感测马达轴33和转子32的旋转位置。

(控制单元)

接下来将描述控制单元16和控制单元16周围的结构。如图3至图5所示，致动器10还包括多个位移限制支撑件(用作多个推动位移限制支撑件)91、95。

位移限制支撑件91沿着围绕马达位置传感器73的整个周边安装，并支撑控制电路板71，使得位移限制支撑件91限制控制电路板71的位置位移(以下简称为位移)。“沿整个周边安装”一词的意思是“被安装成完全围绕该物体”。

具体地，位移限制支撑件91具有：接收部92，其与控制电路板71的一个表面76接触；以及推动部93，其朝向接收部92推动控制电路板71。在本实施例中，接收部92是从上壳体段61的间隔壁65向控制电路板71突出的环状突起。接收部92具有环状的接收表面94，其与一个表面76面对面接触。推动部93是由例如橡胶制成的环形弹性构件，并且被放置在板盖67与控制电路板71的两个相反表面中的另一个表面(以下称为另一表面)77之间。位移限制支撑件91将控制电路板71夹持在接收部92和推动部93之间。推动部93与另一表面77接触的接触表面的形状和表面积与接收部92的接收表面94的形状和表面积相同。

每个位移限制支撑件95安装在围绕电子部件中相应特定部件的一部分周边处，并支撑控制电路板71，使得位移限制支撑件95限制控制电路板71的位移。在此，特定部件是指电子部件中重量较大的部件。在本实施例中，特定部件是微型计算机81、mosfet82、电容器83、二极管84和asic85。

具体地，每个位移限制支撑件95具有与控制电路板71的一个表面76接触的接收部96，和将控制电路板71朝接收部96推动的推动部97。在本实施例中，接收部96呈从间隔壁65向控制电路板71突出的柱状突起的形式。接收部96具有接收表面98，其与一个表面76面对面接触。推动部97是由例如橡胶制成的柱状的弹性构件，并被放置在板盖67和另一表面77之间。位移限制支撑件95将控制电路板71夹持在接收部96和推动部97之间。推动部97的与另一表面77接触的接触表面的形状和表面积与该接收部96的接收表面98的形状和表面积相同。

(有益效果)

如上所述，根据第一实施例，致动器10包括电动马达30；多个电子部件81-88，其控制电动马达30的运转；控制电路板71，其上装有多个电子部件81-88；马达位置传感器73，其安装到控制电路板71；和多个位移限制支撑件91、95。马达位置传感器被配置为感测电动马达30的转子32和马达轴33的旋转位置。位移限制支撑件91沿着围绕马达位置传感器73的整个周边安装。每个位移限制支撑件95安装在围绕电子部件81-88中的一个相应特定部件的一部分周边处。位移限制支撑件91、95支撑控制电路板71，使得位移限制支撑件91、95限制控制电路板71的位移。

位移限制支撑件91、95以上述方式支撑控制电路板71，从而即使当诸如振动的外部输入施加到控制电路板71时，也可以限制控制电路板71的位移。通过将位移限制支撑件91放置在马达位置传感器73的附近，可以有效地限制磁体45和马达位置传感器73之间的间隙(例如，轴向间隙)的变化。因此，可以限制马达位置传感器73的感测精度的降低。此外，通过将每个位移限制支撑件95放置在相应的重量较大的特定电子部件附近，可以进一步有效地限制控制电路板71的位移。因此，可以限制电子部件81-88和/或放置在控制电路板71处的焊料的耐久性的降低。

此外，在本实施例中，位移限制支撑件91具有：接收部92，其与控制电路板71的一个表面76接触；以及推动部93，其朝向支撑部92推动控制电路板71。每个位移限制支撑件95也具有接收部96和推动部97，其类似于位移限制支撑件91的接收部92和推动部93。因此，控制电路板71的位移可以由推动部93、97施加的推动载荷所限制。

此外，在本实施例中，致动器10包括：壳体60，其可旋转地支撑马达轴33；以及板盖67，其用作控制电路板71的盖子。位移限制支撑件91、95将该控制电路板71夹持在接收部92、96(其形成于壳体60的上壳体段61处)和推动部93、97(其放置在板盖67处)之间。通过推动部93、97的推动载荷可靠的推动控制电路板71抵靠接收表面94、98，可以有效地限制控制电路板71的位移。

另外，在本实施例中，每个推动部93、97都是弹性构件。因此，可以通过推动部93、97容易地产生推动载荷。

(第二实施例)

在第二实施例中，如图6和图7所示，多个位移限制支撑件(用作多个推动位移限制支撑件)101分别安装在围绕马达位置传感器73周边的多个离散部分处。在本实施例中，多个位移限制支撑件101在周向上等间隔地依次布置以围绕马达位置传感器73。每个位移限制支撑件101的接收部102呈柱状突起的形式。每个位移限制支撑件101的推动部103是柱状的弹性构件。位移限制支撑件101将控制电路板71夹持在接收部102和推动部103之间。推动部103的接触另一表面77的接触表面与接收部102的接收表面具有相同的形状和表面积。

位移限制支撑件101支撑控制电路板71，从而可以实现与第一实施例类似的优点。此外，一个或多个位移限制支撑件101可以仅安装在围绕马达位置传感器73的一段周边处。换言之，不必将位移限制支撑件101沿周向等间隔地布置，并且位移限制支撑件101的数量可以是一个或多个。

(第三实施例)

在第三实施例中，如图8所示，在围绕马达位置传感器73周边的多个部分处分别安装有多个位移限制支撑件(用作多个固定位移限制支撑件)111。在本实施例中，多个位移限制支撑件111在周边方向上依次布置以围绕马达位置传感器73。此外，每个位移限制支撑件111具有接收部112(其与控制电路板71的一个表面76接触)和固定部113(其将控制电路板71固定到接收部112)。在本实施例中，每个固定部113都是螺钉(即，紧固构件)。

多个位移限制支撑件(用作多个固定位移限制支撑件)中的每一个115安装在围绕电子部件81-88中的一个相应特定部件的一部分周边处。每个位移限制支撑件115具有：接收部116，其与控制电路板71的一个表面76接触；以及固定部117，其将控制电路板71固定至接收部116。在本实施例中，每个固定部117都是螺钉(即，紧固构件)。

如上所述，位移限制支撑件111、115支撑控制电路板71，从而可以实现类似于第一实施例的优点。此外，每个位移限制支撑件111、115具有接收部112、116和固定部113、117。这样，固定部113、117沿共同的安装方向安装到控制电路板71，从而可以简化组装操作。

(其它实施例)

在另一实施例中，如图9和图10所示，位移限制支撑件(用作多个推动位移限制支撑件)121、125的接收部122、126和推动部123、127中每个的横截面的形状不必一定是圆形，也可以是矩形。此外，接收部122、126的横截面的形状和推动部123、127的横截面的形状可以是另一种形式，例如多边形或弓形。此外，沿着马达位置传感器73的周边依次布置的位移限制支撑件121的数量可以是三个。可替代地，位移限制支撑件121的数量可以是两个或更少或五个或更多。

在另一个实施例中，位移限制支撑件不必放置在所有电子部件81-85的附近，每个电子部件具有相对较大的重量。例如，如图11所示，位移限制支撑件95可以放置在电子部件81-85中的一个或多个附近。

在另一个实施例中，在每个位移限制支撑件中，与控制电路板的另一表面接触的推动部接触表面的形状和/或表面积不必与接收部的接收表面的形状和/或表面积相同。具体地，只要推动部的接触表面和接收部的接收表面分别具有在其间夹持控制电路板的夹持区域，则推动部的接触表面的形状和/或表面积可以与接收部的接收表面的形状和/或表面积不同。例如，图4中所示的第一实施例的接收部92和图7所示的第二实施例的推动部103可以组合支撑控制电路板71.

在另一个实施例中，可以同时设置具有推动部的一个或多个位移限制支撑件和具有固定部的一个或多个位移限制支撑件来支撑控制电路板。

在另一个实施例中，每个位移限制支撑件的推动部不必由橡胶制成，其可以是由不同于橡胶的另一种材料制成的弹性体。此外，推动部可以是弹簧，例如螺旋弹簧或板簧。简而言之，推动部仅需要具有实现弹簧性能的材料和形状。

在另一个实施例中，每个位移限制支撑件的固定部不必是螺钉，而可以是另一种类型的紧固构件，例如铆钉。此外，固定部可以是：紧固构件、粘合剂、焊接部、模锻部(例如，热模锻部)、压固定部和压配合部之一；或者是紧固构件、粘合剂、焊接部、模锻部、压固定部和压配合部中的任意两个以上的组合。

本发明不应当限于上述实施例，并且可以不背离本发明主旨的其他各种形式来实现。