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：

传统上，旋转致动器被用作车辆的线控换挡系统的驱动单元。jp2018-194087a公开了一种致动器，其具有两个轴，即马达的马达轴和与马达轴平行设置的输出轴。减速机构设置于在马达和输出轴之间延伸的驱动力传递路径中。减速机构包括由太阳齿轮和齿圈形成的第一减速部以及由驱动齿轮和与输出轴连接的从动齿轮形成的第二减速部。驱动齿轮和从动齿轮用作平行轴型齿轮。马达的转速通过第一减速部降低，通过第二减速部进一步降低，并且马达的旋转运动通过从动齿轮传递至输出轴。

马达和减速机构被容纳在壳体中。壳体包括容纳马达的上壳体和容纳减速机构的下壳体。第一减速部和第二减速部从马达沿着马达的轴向依此顺序设置。齿圈通过螺钉固定到上壳体。

技术实现要素：

尽管存在由其他部件引起的空间限制，但是对于用于各种车辆变速器的旋转致动器来说，需要可安装性。因此，需要减小旋转致动器的尺寸。相反，旋转致动器在操作中的响应性和高扭矩性能需要满足预定要求。因此，不能以牺牲这些需求为代价来减小马达和减速机构的尺寸。即使在有限的空间条件下，也应同时满足可安装性和上述需求。

jp2018-194087a中公开的旋转致动器包括第一减速部，该第一减速部具有沿马达轴向方向在马达和驱动齿轮之间的齿圈。齿圈的位置和从动齿轮与输出轴之间的啮合位置在径向上彼此重叠，而齿圈在径向方向上位于驱动齿轮与输出轴之间。因此，为了使从动齿轮与驱动齿轮和输出轴两者连接，从动齿轮需要具有弯曲部(即弯曲形状)以绕过齿圈。从动齿轮的弯曲部位于齿圈的外侧，因此不能进一步减小马达轴与输出轴之间的距离。

本发明的目的是提供一种旋转致动器，其在不牺牲旋转致动器的其他性能的情况下提高了可安装性。

本发明中的旋转致动器用于车辆的线控换挡系统。旋转致动器包括：具有马达轴的马达；与马达轴平行设置的输出轴；减速机构，其被构造为减小马达的转速并将马达的旋转运动传递至输出轴；以及容纳马达和减速机构的壳体。

减速机构包括：第一减速部，其包括齿圈和太阳齿轮；以及第二减速部，其包括驱动齿轮和从动齿轮。驱动齿轮和从动齿轮分别与马达轴和输出轴同轴设置，以作为所谓的平行轴型齿轮。驱动齿轮在马达的轴向方向上位于马达和第一减速部之间。

第二减速部和第一减速部在远离马达的轴向上依此顺序设置，从而从动齿轮不需要弯曲部(即不需要被弯曲)以绕过齿圈。因此，马达轴与输出轴之间的距离可以减小弯曲部的距离。在不牺牲其他性能的情况下提高了可安装性

附图说明

图1是线控换挡系统的图，根据本发明一方面的旋转致动器被应用于该线控换挡系统。

图2是图1的线控换挡系统的换挡挡位切换机构的立体图。

图3是根据本发明该方面的旋转致动器的剖视图。

图4是图3的iv部的放大图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述根据本发明一方面的旋转致动器(在下文中被称为致动器)。该致动器用于车辆的线控换挡系统的驱动单元。

(线控换挡系统)

将参照图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包括指示变速器12的换挡挡位的换挡操作装置13、驱动变速器12的换挡挡位切换机构14的致动器10、使致动器10通电的驱动电路15、和控制电路17。控制电路17基于换挡挡位的控制信号控制驱动电路15以驱动致动器10。驱动电路15和控制电路17构成电子控制单元18(以下称为ecu18)。

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、制动杆22、驻车杆25和手动轴26。挡位切换阀20控制如图1所示的变速器12中液压操作机构的油压。制动弹簧21和制动杆22构造成保持换挡挡位。当通过将驻车杆24装配到变速器12的输出轴的驻车齿轮23中而将换挡挡位切换到驻车挡位时，驻车杆25限制输出轴的旋转。手动轴26与制动杆22一起旋转。

换挡挡位切换机构14使手动轴26与连接至驻车杆25和挡位切换阀20的阀体27的制动杆22一起旋转，以将驻车杆25和阀体27换挡至与目标换挡挡位对应的位置。线控换挡系统11连接至致动器10以电动切换换挡挡位。

(致动器)

接下来，将描述致动器10的构造。如图3所示，致动器10包括作为驱动源的马达30、与马达30平行设置的输出轴40、减速机构50、容纳该输出轴40和减速机构50的壳体60、和旋转位置检测传感器80。减速机构50被构造成减小马达30的转速并将马达30的旋转运动传递到输出轴40。

壳体60包括呈管状的上壳体61和呈杯状的下壳体62。上壳体61容纳马达30，下壳体容纳减速机构50。上壳体61在上壳体61的一端63和另一端64之间包括间隔件65。上壳体61在间隔件65的靠近一端63的一侧容纳控制板66，控制板66具有驱动电路和所述控制电路(图1所示)。控制板66通过例如热熔接固定到间隔件65。控制板66被主要由铁制成的板盖67覆盖，以确保对控制板66的屏蔽。下壳体62被组装到上壳体61的另一端64。下壳体62包括管状突出部69，其远离上壳体61突出。手动轴26插入到管状突出部69中。

上壳体61在另一端64处包括板壳68。马达30包括压配合到另一端64的板壳68的定子31、设置在定子31内侧的转子32和马达轴33，马达轴33配置为绕着旋转轴线ax1与转子32一起旋转。马达轴33由设置在板壳68处的轴承34和设置在下壳体63处的轴承35两者可旋转地支撑。马达轴33包括相对于旋转轴线ax1偏离的偏心部36。偏心部36在轴向上位于转子32与下壳体62之间。控制电路(图1所示)控制施加到构成定子31的三相绕组38的电力，使得马达30可在两个方向上旋转并且可停止在期望的位置。板盖67限定通孔，并且塞子39附接到该通孔中。如果致动器10损坏，则可以通过拆下塞子39来手动地旋转马达轴33。

减速机构50包括：第一减速部71，其具有齿圈51和太阳齿轮52；以及第二减速部72，其具有作为所谓的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绕着偏离轴线ax2可旋转地支撑。太阳齿轮52与齿圈51啮合并内接于齿圈51。在马达轴33的旋转过程中，太阳齿轮52进行行星运动，太阳齿轮52绕旋转轴线ax1公转并绕偏离轴线ax2自转。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限定孔56，用于传递马达轴33的旋转运动。

驱动齿轮53与旋转轴线ax1同轴地设置，并且通过装配在马达轴33中的轴承57绕旋转轴线ax1可旋转地支撑。驱动齿轮53包括突起58，该突起58插入孔56中以接收太阳齿轮52的旋转。通过孔56和突起58之间的接合而将太阳齿轮52的旋转运动传递到驱动齿轮53。孔56和突起58用作传动机构59。从动齿轮54与平行于旋转轴线ax1且与管状突出部69位于同一轴线上的旋转轴线ax3同轴设置，并与驱动齿轮53啮合并外接于该驱动齿轮53。响应于驱动齿轮53绕旋转轴线ax1的旋转，从动齿轮54绕该旋转轴线ax3旋转。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形成为筒形，并且与旋转轴线ax3同轴地设置。间隔件65限定与旋转轴线ax3同轴的支撑通孔89。输出轴40通过第一轴环衬套46和第二轴环衬套47绕旋转轴线ax3可旋转地支撑。第一轴环衬套46和第二轴环衬套47分别装配到支撑通孔89和管状突出部69中。从动齿轮54是与输出轴40不同的部件。从动齿轮54通过装配至输出轴40的外部而机械连接至输出轴40，以将扭矩传递至输出轴。手动轴26插入到输出轴40中并且通过例如花键配合连接到输出轴以接收旋转力。

输出轴40的一端41由第一轴环衬套46可旋转地支撑。输出轴40的另一端42由第二轴环衬套47可旋转地支撑。通过被夹持在第一轴环衬套46的第一轴环48和第二轴环衬套47的第二轴环49之间，从动齿轮54沿输出轴40的轴向方向被支撑。在另一个实施例中，通过被夹持在一对由壳体60、其他板等形成的支撑件之间，从动齿轮54可以沿轴向被支撑。

旋转位置检测传感器80包括磁路81和磁传感器82。磁路81附接至输出轴40。具体地，磁路81与保持件83和磁体84一体地形成。保持件83在保持件83推力方向上的位置受到上壳体61的限制，保持件83在保持件83径向上的位置还受到输出轴的限制。旋转位置检测传感器80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，并将检测结果输出到ecu18。在其他实施例中，磁路可设置在输出轴40处或与输出轴40一起旋转的元件(例如，手动轴)处。磁路的保持件可以与输出轴40或手动轴26一体地形成，并且磁路的磁体可以通过粘合或一体成型固定到保持件。

保持件83插入到输出轴40的端部41中。o形环85设置在保持件83和端部41之间。保持件83在保持件83的面对输出轴40的端部限定带底孔86。将弹簧87装配到带底孔86中。弹簧87在减小手动轴26和带底孔86之间空间的方向上通过弹簧力保持形成于手动轴26端部的二面宽度部28。

x形环88设置在输出轴40的另一端42与管状突出部69之间。通常，密封元件密封致动器的传动机构与传动机构壳体之间的空间。然而，在本发明中，x形环88设置在另一端42与管状突出部69之间，从而无需常规使用的附加密封元件就可以保证在另一端42和管状突出部69之间的密封。

(减速机构)

接下来，将描述减速机构50和相关部件的结构。如图4所示，在本实施例中，齿圈51通过压配合固定到下壳体62。在其他实施例中，齿圈51可以与下壳体62插入成型，或者由诸如螺钉的紧固构件固定。

驱动齿轮53在马达30的轴向方向上位于马达30和第一减速部71之间。即，驱动齿轮53位于固定到上壳体61的马达30与固定到下壳体62底部的第一减速部71之间。因此，驱动齿轮53和齿圈51在轴向上彼此重叠。

从动齿轮54包括与驱动齿轮53啮合的啮合部73、输出轴40被装配至其中的装配部74以及板部75。板部75在装配部74和啮合部73之间沿径向线性地延伸，以使装配部74和啮合部73彼此连接。装配部74在轴向上的位置和啮合部73在轴向上的位置相互重叠。啮合部73的厚度大于板部75的厚度，以确保齿轮的强度。

太阳齿轮52限定用于传动机构59的孔56，并且驱动齿轮53包括突起58。孔56与在轴向上支撑太阳齿轮52的轴承55重叠。类似地，突起58和孔56之间的配合结构在轴向上与轴承55重叠。

驱动齿轮53包括形成为小直径部76和大直径部77之差的突起。小直径部76位于马达30和大直径部77之间。换句话说，小直径部76位于大直径部77的与太阳齿轮52相反的一侧。突起58沿轴向从大直径部77的外周表面突出。驱动齿轮53包括沿马达58的径向在突起58的向内位置处与从动齿轮54啮合的钩78。钩78未完全在驱动齿轮53的轴向上延伸。换句话说，钩78延伸到驱动齿轮53在轴向上的中间位置。

如上所述，在本实施例中，致动器10包括具有马达轴33的马达30；与马达轴33平行设置的输出轴40；减速机构50，其被构造成减小马达30的转速并将马达30的旋转运动传递到输出轴40；以及壳体60，其容纳马达30和减速机构50。

减速机构50包括：第一减速部71，其包括齿圈51和太阳齿轮52；以及第二减速部72，其包括分别与马达轴33和输出轴40同轴设置的驱动齿轮53和从动齿轮54。驱动齿轮53和从动齿轮54用作所谓的平行轴型齿轮。驱动齿轮53沿马达30的轴向设置在马达30与第一减速部71之间。

第二减速部72和第一减速部71从马达30在轴向上依此顺序设置，使得从动齿轮54绕过齿圈51而没有如上所述的弯曲部(弯曲形状)。换句话说，齿圈51在径向方向上不位于从动齿轮54与输出轴40之间。因此，马达轴33和输出轴40之间的距离可以减小弯曲部的距离。因此，可以在不牺牲致动器10的其他性能的情况下提高可安装性。

通过取消弯曲部，可以减小从动齿轮54的重量，并且还可以减小惯性。因此，可以提高防振性、响应性和位置的可控性。

在该实施例中，壳体60包括：容纳马达30的管状的上壳体61；以及容纳减速机构50的杯状的下壳体62。齿圈51固定至下壳体62。因此，第一减速部71被设置成更靠近下壳体62，以在马达30和第一减速部71之间保持用于放置第二减速部72的空间。

在该实施例中，从动齿轮54包括与驱动齿轮53啮合的啮合部73、输出轴40装配到其中的装配部74、以及板部75，其在装配部74和啮合部73之间线性延伸以连接装配部74和啮合部73。因此，通过取消弯曲部可以减小从动齿轮54的重量，并且可以减小惯性。可以提高防振性、响应性和位置的可控性。

在该实施例中，太阳齿轮52限定出用于传递旋转运动的孔56。驱动齿轮53包括装配在孔56中以接收旋转的突起58和在突起58的径向向内的位置处与从动齿轮54啮合的钩78。钩78在径向上相对向内地设置，从而增大第二减速部72的传动比。因此，在减小马达轴33与输出轴40之间的距离的同时，可以确保等于或大于传统技术的传动比。因此，可以减小致动器10的尺寸。另外，这种构造可以减小施加到第二减速部72的齿轮啮合部的载荷。因此，可以减小从动齿轮54的宽度，从而可以使致动器10更薄。

当将减速机构50的目标减速比作为整体设定为具有与传统技术相似的值时，钩78可以相对向内地设置以增加第二减速部72的传动比，并且减小第一减速部71的传动比。因此，第一减速部71可以减小尺寸并减轻重量。小而轻的齿圈51和太阳齿轮52可以提高防振性、响应性和位置控制精度。

与驱动齿轮53限定出孔并且太阳齿轮52具有装配入该孔中的突起的结构相比，太阳齿轮52的载荷施加点在轴向上更靠近支撑太阳齿轮52的轴承55的中心。载荷施加点是孔56和突起58之间的接触部分的中心。因此，可以减小对轴承的载荷，并且仅可以使用一个轴承55，而传统的致动器通常包括两个或更多个轴承。

(其它实施例)

在其它实施例中，驱动齿轮可以限定孔，并且太阳齿轮包括配合到孔中的突起。钩可以位于突起的径向向外的位置。

本发明不限于上述实施例，并且可以在各种实施例中实现，除非与本发明的宗旨背离。