本申请涉及一种用于口盖的执行器和包括所述执行器的汽车。
背景技术：
随着汽车工业的不断发展，人们对智能的依赖性逐渐加强，而智能化则主要以带有电机的执行器驱动为主。车辆上的加油口盖或充电口盖可由执行器来控制。传统的执行器多为电机直接驱动实施传动，口盖在电机驱动下打开或关闭。
这种执行器大多是不自锁状态，即可以实现正反转动，且在不供电状态下依然是自由状态；或者是完全自锁结构，通过涡轮结构或者电机自带的自锁结构可以实现断电时，执行器正反完全不可转动。这种传统结构在很多环境下具有不实用性，比如在能源加注口总成设计时，若采用完全自锁执行器，则口盖开启和关闭时，完全自锁，口盖不可转动，这就会存在一定的安全隐患，比如外界碰撞导致结构破坏或伤及他人；而采用完全不自锁执行器，开启时的安全隐患得以消除，但口盖在关闭时，可以用外力轻松开启，使能源加注口暴露在外，则会产生另外的安全隐患和用户不满。
技术实现要素：
本申请至少要解决的一个技术问题是提供一种自锁的执行器。所述执行器包括：电机，所述电机具有电机轴；连接到所述电机的减速机构，所述减速机构包括：齿轮装置；输出转轴，所述输出转轴连接到所述齿轮装置并且驱动口盖在打开位置和关闭位置之间移动；传动装置，所述传动装置接合到齿轮装置并且连接到所述电机轴；锁止装置，所述锁止装置构造成当口盖在关闭位置上时，所述锁止装置抵靠在所述齿轮装置上以阻止口盖打开。
当口盖位于关闭位置上时，锁止装置抵靠到齿轮装置上，从而起作用对齿轮装置锁住。当对口盖施加欲打开口盖的外力时，因为锁止装置的作用，齿轮装置不会传递扭矩，所以口盖保持在关闭位置上。
在上述执行器中，所述锁止装置包括第一臂和第二臂并且构造成所述第一臂和所述第二臂可绕枢轴转动，所述第一臂具有锁止端，所述第二臂接触用于限定所述传动装置在所述电机轴上的移动范围的限位装置。
在上述执行器中，所述限位装置至少包括一个限位组件，所述限位组件包括可移动经过所述电机轴的构造为轴承形式的元件以及连接在所述元件上的第一弹簧；所述第二臂的末端抵靠在所述第二轴承上；当所述锁止装置进入锁止状态时，所述第一弹簧被压缩；当所述锁止装置进入解锁状态时，所述第一弹簧释放。
在上述执行器中，所述锁止端构造成棘爪，所述齿轮装置包括棘轮，所述棘轮具有棘齿，所述棘爪可插入所述棘齿之间的齿槽。
在上述执行器中，所述第一臂连接有第二弹簧，当锁止装置进入锁止状态时，所述第二弹簧被拉伸。
本申请涉及的另一个方面是提供一种执行器。所述执行器包括：电机，所述电机具有电机轴；连接到所述电机的减速机构，所述减速机构包括：齿轮装置；输出转轴，所述输出转轴连接到所述齿轮装置并且驱动口盖在打开位置和关闭位置之间移动；传动装置，所述传动装置连接到所述电机轴并且接合到齿轮装置，所述传动装置构造成可移动经过所述电机轴，并且当对处于打开位置上的口盖施加外力时，所述传动装置在所述电机轴上做折返移动。
传动装置可移动经过电机轴，电机轴上留出了供传动装置移动的空间或行程。当口盖处于打开位置上时，对口盖实施外力促使口盖朝向关闭位置转动，齿轮装置反向传递扭矩到传动装置，传动装置在电机轴上做折返移动，从而口盖在打开位置上可做一段返回移动，由此保护口盖不受外力的破坏。
在上述执行器中，所述传动装置构造成随所述电机轴转动和/或沿所述电机轴移动。
在上述执行器中，所述传动装置具有通孔，所述电机轴穿过所述通孔，所述通孔具有非圆形的截面形状。
在上述执行器中，所述传动装置包括与所述斜齿轮同轴的第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮连接到所述输出转轴上。
在上述执行器中，所述传动装置的表面构造成具有蜗杆的蜗齿，所述齿轮装置至少包括与所述蜗齿咬合的斜齿轮。
在上述执行器中，所述传动装置包括与所述斜齿轮同轴的第一齿轮和与所述第一齿轮啮合的第二齿轮，所述第二齿轮连接到所述输出转轴上。
在上述执行器中，所述电机轴具有比所述传动装置的长度多出一段距离的长度，所述距离的大小至少为所述传动装置实施所述折返移动的行程。
在上述执行器中，还包括限位装置，所述限位装置构造成限制所述传动装置在所述电机轴上的移动范围。
在上述执行器中，所述限位装置包括至少一个构造为轴承形式的限位件，所述执行器还包括所述电机和所述减速机构安装于其中的壳体，所述限位件安装于所述壳体中。
本申请再涉及的一个方面是提供一种在单向上自锁的执行器。所述执行器包括电机，所述电机具有电机轴；连接到所述电机的减速机构，所述减速机构包括：齿轮装置；输出转轴，所述输出转轴连接到所述齿轮装置并且驱动口盖在打开位置和关闭位置之间移动；传动装置，所述传动装置接合到齿轮装置并且连接到所述电机轴，所述传动装置构造成可移动经过所述电机轴，对处于打开位置上的口盖施加外力时，所述传动装置在所述电机轴上做折返移动；锁止装置，所述锁止装置构造成当口盖在关闭位置上时，所述锁止装置抵靠在所述齿轮装置上以阻止口盖打开。
口盖在打开位置上受到外力时，齿轮装置传递反向扭矩给传动装置，传动装置在电机轴上做折返移动，因此口盖在打开位置上可做返回移动因而不自锁；口盖在关闭位置上受到外力时，齿轮装置被锁止装置锁住，无法传递反向扭矩，因此口盖在关闭之上自锁。
本申请另涉及的一个方面是提供一种设置有上述执行器的汽车。所述汽车具有用于能源加注的口盖，所述口盖由所述执行器驱动。
本申请结构简单且可靠。口盖在执行器的驱动可自动打开和关闭，并且仅在关闭位置上自锁。
通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
附图说明
结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：
图1为本申请涉及的执行器的一种实施例的分解图；
图2为本申请涉及的齿轮组的一种实施例的示意图；
图3为本申请涉及的锁止装置在锁止状态下与齿轮装置配合的示意图；
图4为本申请涉及的执行器驱动口盖在打开位置上的状态示意；
图5为当外力施加在打开位置上的口盖时本申请涉及的执行器的状态示意；
图6为本申请涉及的执行器驱动口盖在关闭位置上并且进行自锁的状态示意。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。
图1为本申请涉及的用于口盖的执行器的一种实施例的示意图。口盖5是车辆上的能源加注口的盖子，也称为小门，如传统汽车上的加油口盖或电动汽车上的充电口盖。在需要加注能源如加油或充电时，在执行器的驱动下，口盖打开，随后进行加油或充电操作。当加油或充电操作结束后，执行器再驱动口盖关闭。
图示的执行器包括壳体1、电机22、减速机构3和锁止装置6。电机22具有输出轴24，并且经过孔14穿过壳体1进入到壳体1内部。减速机构3和锁止装置均6布置在壳体2内。
减速机构3包括齿轮装置32、输出转轴34以及传动装置36。齿轮装置32包括具有至少一级传动比的齿轮副，以降低传动扭矩。如图1所示，齿轮装置32包括被遮住的第一齿轮和示出的第二齿轮44以及斜齿轮46。其中第一齿轮42、斜齿轮46集成在一个齿轮组上，参见图2。齿轮组安装在壳体1内的第一轴16上，第一齿轮42和斜齿轮46具有相同的转速。第二齿轮44连接在安装于壳体1的输出转轴34上。第一齿轮42和第二齿轮44之间具有较大的传动比。输出转轴34与口盖5安装，如图1所示的，口盖5枢接在输出转轴34上，当输出转轴34转动时，口盖5会随之一起转过一个角度。
传动装置36接合到齿轮装置32上。传动装置32还连接到电机轴24上以在电机22和减速机构3之间建立扭矩传递路径。电机22经由该扭矩传递路径驱动输出转轴34转动以打开或关闭口盖5。传动装置36构造成可移动地经过电机轴24。传动装置36可以在电机轴24上做折返移动，在图示的实施例中，传动装置36沿着电机轴24朝离开电机22的方向移动，并且可以沿着之前的移动路径返回。当扭矩传递路径逆向时，即齿轮装置32作为扭矩的输出者传递扭矩给传动装置36，因为传动装置36可以朝着电机22在电机轴24上做反向移动，扭矩传递路径被切断，所以反向扭矩不会传递到电机22上。
传动装置36可与电机轴24一起转动和/或相对于电机轴24直线移动。当电机轴24转动时，可带动传动装置36一起转动；或者当电机轴24转动时，可带动传动装置36转动的同时沿电机轴24移动；或者当电机轴24转动时，可带动传动装置36沿电机轴24移动。电机22的正转或反转都能经由传动装置36将扭矩传递到齿轮装置32上。
传动装置36包括其表面上设置的蜗杆的蜗齿38，其中央开设有通孔40，传动装置36经由通孔40套设在电机轴24上。电机轴24与该通孔40配合。通孔40为半圆形孔，电机轴24的该通孔40配合的部分设置成半圆形。通孔40可以设计成其他形状，或者电机轴24与传动装置36之间为其他配合如键配合。蜗齿38与斜齿轮46啮合。传动装置36与斜齿轮46可以为电机22提供初级降扭减速。
传动装置36沿电机轴24移动一段行程，因此电机轴24的长度需要设计地较长，以满足传动装置36的折返移动的行程需要。在电机轴24上设有限位装置来限定传动装置36的移动范围。电机轴24的末端相对于壳体1的位置上设置有限位件72以确定传动装置在电机轴上移动的一个极限位置。在靠近电机22的电机轴24的一个区段上还设有另一个“限位件”，在图示实施例中该“限位件”为限位组件74，其与锁止装置6配合为传动装置36设置另一个极限位置。传动装置36位于限位件72与限位组件74之间。
限位件72构造成轴承形式。壳体1内设置有与电机轴24对齐的套筒18。套筒18上设孔，供电机轴24安装时插入。套筒18的端部上设置限位件72。当传动装置36移动到接触限位件72后，限位件72限制了传动装置36不再继续移动，并且限位件72的设置还避免了传动装置36直接与套筒18摩擦接触。限位件72也可以设置在电机轴24上。限位组件74包括轴承形式的元件741以及套在电机轴上的第一弹簧76，该第一弹簧76的一端连接元件741，另一端固定于壳体1的壁上。元件741可在电机轴24上活动，第一弹簧76通过元件741给传动装置36施加向限位件72方向移动的反弹力。元件741可以不设置或通过其他件来替代。或者当执行器不需要锁止装置时，限位组件可以是与限位件相同的相对于电机轴固定的轴承。
前已提到限位组件74配合锁止装置6起作用。接下来介绍锁止装置6，参见图3，锁止装置6设置于齿轮装置32附近，锁止装置6构造成其抵靠在齿轮装置32起作用，以阻止齿轮装置32转动。当齿轮装置32无法转动时，口盖5处于自锁状态，由此锁止装置6在口盖5位于关闭位置上时起作用。锁止装置6设置有棘爪，以在单向上对齿轮装置32进行转动锁止。锁止装置6包括本体62，本体62中央设置有枢转孔，并且本体62具有第一臂64和第二臂66。第一臂64的端部构造成具有棘爪68的锁止端。相应地，在齿轮组上还设置有与该棘爪68配合的棘轮48。棘轮48与斜齿轮46和第一齿轮42具有相同的转速。当棘爪68插入棘轮48上的其中一个齿槽后，限制了棘轮48因此也限制了齿轮组朝一个方向的转动，但不影响棘轮48甚至齿轮组朝相反方向的转动。
锁止装置6通过枢转孔安装在壳体1内的第二轴17上，从而形成杠杆形式。第二臂66延伸到限位组件74的附近，并且可以抵靠在元件741上。当元件741朝电机22方向移动时，其可推动第二臂66使得锁止装置6绕第二轴17沿图示的顺时针转动，同时第一臂64上的棘爪68渐渐靠近棘轮48，当棘爪68插入棘轮48后，抵制在棘轮48上，将棘轮48锁止住。第一臂64上还连接有第二弹簧69，第二弹簧69的另一端连接在壳体1的壁上。当棘爪68从棘轮48脱离时，第二弹簧69会促使锁止装置6反转。
接下来介绍本申请涉及的执行器的工作过程。
图4-6示出了本申请涉及的执行器的三个典型工作状态。当电机22启动后，电机轴24转动，电机轴24通过半圆形通孔带动传动装置36一起转动。此时棘爪68脱离棘轮48，因此传动装置36可带动与传动装置36的蜗齿38啮合的斜齿轮46转动，斜齿轮46继而带动被其遮住的第一齿轮42并且啮合第二齿轮44转动，最终输出转轴34带动口盖5从闭合位置枢转打开。
口盖5上设置有限制口盖在规定范围内移动或转动的限位机构。当口盖5移动到一定程度后，如口盖是以图示转动的方式打开，口盖5转动某个角度后，限位机构限制口盖5不再继续转动，因此输出转轴34、第二齿轮44、第一齿轮42和斜齿轮46都停止转动。此时电机仍处于工作状态下，因为斜齿轮46不转动，所以扭矩传递路径改变，传动装置36的转动转化成了传动装置36沿着电机轴24向限位件72的方向移动。
继续参见图4，当传动装置36移动到了接触限位件72后，传动装置36不再向前移动，电机22进入怠速状态，最终停止工作。元件741因为第一弹簧76的反弹力随传动装置36一起朝着限位件72的方向上移。传动装置36被约束在限位件72和元件741（和第一弹簧76）之间。
此时如果对口盖5施加反向外力，即让口盖朝关闭的位置转动，输出转轴34反向转动，继而第二齿轮44成为主动轮，带动第一齿轮42反转，随后斜齿轮46反转。在斜齿轮46与传动装置36的啮合下，传动装置36虽然与电机轴24配合，但不能转动，只好沿着电机轴24朝元件741的方向直线移动，即挤压第一弹簧76的同时下移，见图5。一旦口盖5上的外力撤除，第一弹簧76作用促使传动装置36再次朝限位件72沿虚线箭头方向移动，斜齿轮46、第一齿轮42、第二齿轮44和输出转轴34正转，直至口盖5回到原来的打开位置上，即图4示出的状态。
当电机22以相反方向转动后，传动装置36、斜齿轮46、第一齿轮42、第二齿轮44和输出转轴34都随之反向转动，从而驱动口盖5从打开位置朝关闭位置转动。由于限位机构的作用后，当口盖5回到关闭位置后，输出转轴受限制将不再转动，因此输出转轴34、第二齿轮44、第一齿轮42和斜齿轮46停止转动。此时电机22保持转动，传动装置36在转动的同时沿着电机轴24朝元件741的方向移动。元件741随传动装置36一起沿着电机轴24移动，如图6示的向下方向。
元件741压在锁止装置6的第二臂66上并继续移动，锁止装置6绕第二轴17顺着图示的顺时针方向转动，第一臂64上的棘爪68渐渐靠近棘轮48，直至插入棘齿后将棘轮48锁止。第二弹簧76被张紧。传动装置36不再移动。电机22进入怠速状态后停止工作。此时如对口盖5施加反向外力，则扭矩传递到斜齿轮46上因为棘爪68对棘轮48的抵制而阻止传递和中断，因此口盖5在关闭位置上将无法被打开。
如欲通过执行器打开口盖5，让电机22重新工作，斜齿轮46因为棘爪68插入棘轮48的作用一开始不被带动，电机轴24的扭矩输出会驱动传动装置36转动并沿着电机轴24朝限位件72的方向移动，一旦传动装置36沿图示的向上方向移动，元件741因为传动装置36的离开和第一弹簧76的作用力也将随传动装置36向上走，则施加在第二臂66上的压力被撤去，在第一弹簧76的作用下，锁止装置6立即作逆时针转动，使得棘爪68脱离棘轮48，则执行器回到正常打开的状态。斜齿轮46可以再次被传动装置36驱来动传递扭矩使口盖5打开。
虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。