旋转致动器及其制造方法与流程

本发明涉及一种旋转致动器以及该旋转致动器的制造方法。

背景技术：

传统上，已知一种机电一体化旋转致动器，在该致动器中，具有马达的操作单元和用于控制马达的控制器一体成型。在专利文献1(jp2009-141992a1)中，马达定子的线圈经由附接到线轴的端子与控制器电连接。线圈的末端通过熔接(焊接)电连接到端子。

技术实现要素：

在专利文献1中，通过在马达的径向上按压端子来进行端子的熔接。因此，定子和端子的熔接部的轴向总厚度增加，因此旋转致动器在轴向上的尺寸增加。

鉴于以上情况提供了本发明，并且本发明的目的是提供一种厚度减小的旋转致动器。

本发明的一个方面是一种用于车辆的线控换挡系统中的旋转致动器。致动器包括马达、控制马达的控制器、保持马达的定子和控制器的壳体、以及将定子的线圈电连接到控制器的端子。端子包括电连接到线圈的熔接部。熔接部在与马达轴向平行的方向上被压缩。

通过使熔接部的压缩方向与马达的轴向平行，能够使定子和端子熔接部的轴向总厚度减小熔接部在轴向上通过熔接的压缩量。因此，通过在靠近马达的位置处设置邻近熔接部的部件，可以减小旋转致动器在轴向上的尺寸。

附图说明

图1是示出应用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是示出图1的换挡挡位切换机构的图。

图3是根据第一实施例的旋转致动器的剖视图。

图4是图3的iv部分的放大图。

图5是图3的定子和汇流条沿v方向观察的视图。

图6是定子和汇流条沿图5的vi-vi线截取的剖视图。

图7是示出图5的汇流条的图。

图8是说明连接图3的端子和线圈的熔接步骤的图。

图9是与第一实施例的图6相对应的根据第二实施例的旋转致动器的定子和汇流条的截面图。

图10是示出根据第三实施例的旋转致动器的上壳体和端子的正视图。

图11a是示出根据第四实施例的旋转致动器的熔接步骤之前状态的图，其中熔接部是沿轴向方向观察的。

图11b是示出根据第四实施例的旋转致动器的熔接步骤之前状态的图，其中熔接部是沿径向方向观察的。

图12a是示出根据第四实施例的旋转致动器的熔接步骤的图，其中熔接部是沿轴向方向观察的。

图12b是示出根据第四实施例的旋转致动器的熔接步骤的图，其中熔接部是沿径向方向观察的。

图13a是示出根据第四实施例的旋转致动器的弯曲步骤的图，其中熔接部是沿轴向方向观察的。

图13b是示出根据第四实施例的旋转致动器的弯曲步骤的图，其中熔接部是沿径向方向观察的。

图14a是示出根据第四实施例的旋转致动器的弯曲步骤的图，其中熔接部是沿轴向方向观察的。

图14b是示出根据第四实施例的旋转致动器的弯曲步骤的图，其中熔接部是沿径向方向观察的。

图15是与图5的视图相对应的根据比较例的旋转致动器的马达和汇流条的正视图。

图16是与图6的视图相对应的沿图15中的xvi-xvi线截取的定子和汇流条的剖视图。

图17是比较第一实施例和比较例之间的定子和汇流条的厚度的图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述旋转致动器(在下文中，称作“致动器”)的多个实施例。在这些实施例中，基本上相同的部件由相同的附图标记表示，并且省略其描述。

[第一实施例]

在该实施例中，致动器用作车辆用的线控换挡系统的驱动器。

(线控换挡系统)

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包括换挡操作装置13和致动器10，换挡操作装置13输出指令(即，命令信号)为变速器12指定换挡挡位，致动器10操作变速器12的换挡挡位切换机构14。致动器10包括：具有马达30的操作单元15、和控制器16，控制器16响应于换挡挡位指令信号来控制马达30。

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和制动杆22、驻车杆24和手动轴26。挡位切换阀20控制变速器12中的液压操作机构的液压供给(见图1)。制动弹簧21和制动杆22构造成用于保持换挡挡位。驻车杆25构造成当换挡挡位切换到驻车挡时通过将驻车杆24装配到变速器12的输出轴的驻车齿轮23中来防止输出轴旋转。手动轴26与制动杆22一起旋转。

换挡挡位切换机构14使制动杆22与手动轴26一起旋转，以使与制动杆22连接的挡位切换阀20的阀体27和驻车杆25移动到与目标换挡挡位相对应的位置。在线控换挡系统11中，致动器10连接至手动轴26，以电动地执行换挡挡位改变。

(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是机电一体化致动器，其在外壳19中具有操作单元15和控制器16。

外壳19包括板盖67和壳体60，壳体60包括筒形的上壳体61和杯状的下壳体62。在上壳体61的一端63和另一端64之间形成有间隔件65。控制板71设置在一端63的内侧。控制板71被设置在一端63的开口处的板盖67覆盖，从而确保对控制板71的屏蔽。下壳体部62被附接到另一端部64。此外，下壳体部62具有向着与上壳体61相反一侧突出的筒状突出部69。手动轴26插入该筒状突出部69中。

操作单元15包括作为驱动力发生器的马达30、与马达30平行设置的输出轴40以及减速机构50，该减速机构50减小马达30的转速并将该旋转传递至输出轴40。

马达30包括：定子31，其压配合并固定至另一端64处的板壳68；设置在定子31内侧的转子32；以及与转子32一起绕旋转轴线ax1旋转的马达轴33。马达轴33由设置在板壳68内的轴承34和设置在下壳体部62中的轴承35两者可旋转地支撑。此外，马达轴33在转子32靠近下壳体部62的一侧位置处具有与旋转轴线ax1偏心的偏心部36。马达30能够通过由控制器16控制供应给线圈38的电流来双向旋转，并且还能够在期望的旋转位置处停止。塞子39附接到板盖67的通孔。如果发生故障，则在拆下塞子39之后，可以手动地强制旋转马达轴33。

减速机构50具有：第一减速部17，其包括齿圈51和太阳齿轮52；以及第二减速部18，其包括作为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绕偏心轴线ax2可旋转地支撑。太阳齿轮52与齿圈51啮合并紧密地装配在齿圈51内侧。当马达轴33旋转时，太阳齿轮52进行行星运动，其中太阳齿轮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的转速相对于马达轴33的转速降低。太阳齿轮52具有用于传递旋转运动的孔56。

驱动齿轮53设置在旋转轴线ax1上，并通过装配在马达轴33上的轴承57绕旋转轴线ax1可旋转地支撑。此外，驱动齿轮53具有插入到孔56中的用于传递旋转运动的突起58。太阳齿轮52的旋转运动通过孔56和突起58之间的接合而传递到驱动齿轮53。孔56和突起58构成传动机构59。从动齿轮54设置在与旋转轴线ax1平行并且与筒状突出部69同轴的旋转轴线ax3上。从动齿轮54与驱动齿轮53啮合以外接驱动齿轮53。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。此时，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具有筒形状，并且与旋转轴线ax3同轴设置。间隔件65具有与旋转轴线ax3同轴的支撑通孔66。输出轴40通过装配在支撑通孔66中的第一凸缘衬套46和装配在筒状突出部69内侧的第二凸缘衬套47绕旋转轴线ax3可旋转地支撑。从动齿轮54是与输出轴40分离的单独部件，其装配到输出轴40外侧，并且与输出轴40连接以传递旋转运动。手动轴26插入到输出轴40中，并且通过例如花键配合而连接到输出轴40以传递旋转运动。

输出轴40的一端41由第一凸缘衬套46可旋转地支撑。输出轴40的另一端42由第二凸缘衬套47可旋转地支撑。从动齿轮54通过被夹紧在第一凸缘衬套46的第一凸缘部48和第二凸缘衬套47的第二凸缘部49之间而在轴向上被支撑。在另一个实施例中，从动齿轮54可通过被夹紧在一对支撑部例如壳体60和另一个板之间而在轴向上被支撑。

控制器16包括用于控制马达30的多个电子部件、在其上实施电子部件的控制板71、在控制板71上实施的输出轴位置检测传感器72以及在控制板71上实施的马达位置检测传感器73。控制板71在控制板71的外周面处具有通过热铆接固定到间隔件65的多个外周固定部75。

多个电子部件包括微型计算机81、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。

输出轴位置检测传感器72设置在控制板71上与磁体43面对的位置。磁体43固定到附接于输出轴40的保持件44。输出轴位置检测传感器72通过检测磁体43产生的磁通量来检测输出轴40和与输出轴40一起旋转的手动轴26的旋转位置。

马达位置检测传感器73设置在控制板71上与磁体45面对的位置。磁体45固定到附接于马达轴33的保持件37。马达位置检测传感器73通过检测磁体45产生的磁通量来检测马达轴33和转子32的旋转位置。

(连接结构)

接下来，将描述马达30和控制器16之间的连接部的结构。在下文中，将马达30的径向简称为“径向”，将马达30的轴向简称为“轴向”，将马达30的周向简称为“周向”。

如图3至图7所示，致动器10包括汇流条91。汇流条91包括将线圈38电连接至控制板71的多个端子92。汇流条91还包括树脂保持构件93，其成型每个端子92的一部分。

保持构件93是与外壳19分离的构件，其形成为环形，并且与定子31同轴地布置。保持构件93例如通过热锻固定到上壳体部61的间隔件65面对控制板71的部分。

端子92沿汇流条91的周向布置。每个端子92包括熔接部94、引脚部95和中间部96。熔接部94位于保持构件93的径向内侧。引脚部95位于保持构件93的径向外侧。中间部96将熔接部94与引脚部95连接。引脚部95在轴向上朝向控制板71突出，并通过例如钎焊或卡扣配合电连接于控制板71。保持构件93成型中间部96的一部分。

如图8所示，熔接部94形成为c形，以在轴向上夹持线圈38的端部97(以下称为“线圈端”)。线圈端97通过熔接(焊接)而被压缩接合(焊接)至熔接部94。熔接部94的压缩方向与轴向平行。应当注意，在制造过程的熔接步骤期间，熔接部94在被焊接端子98加热的同时被径向压缩，如图12a和图12b所示，熔接部94和线圈端97经由熔接(焊接)而电连接。

如上所述，在第一实施例中，端子92具有与线圈38电连接的熔接部94。熔接部94的压缩方向与马达30的轴向对齐。以这种方式，通过设置熔接部94的压缩方向与马达30的轴向平行(或与之对齐)，定子31和熔接部94沿着轴向的总厚度h1(见图6)可以被减小熔接部94通过熔接而在轴向上的压缩量。因此，通过在靠近马达30的位置将控制板71例如设置为与熔接部94相邻，可以在轴向上减小致动器10的尺寸。

这里，将通过与图15和图16所示的比较例进行比较来描述第一实施例的优点。在比较例中，每个端子202的熔接部204的压缩方向垂直于马达轴向。在该比较例中，每个熔接部204都不会通过熔接而在轴向上变形，因此定子31和熔接部204的轴向的总厚度h2(见图16)不会减小。相反，在图17所示的第一实施例中，马达30的厚度h1比比较例的厚度小一压缩量h，该压缩量h是熔接部94通过熔接而沿轴向变形(压缩)的量。

在第一实施例中，端子92与保持构件93(其是与外壳19分离的构件)一体成型。结果，多个端子92被放置在一起，从而容易地组装(处理)端子，并且，通过与汇流条91集成为单个构件，能够减小马达30的轴向尺寸。

[第二实施例]

在第二实施例中，定子31包括在轴向上具有最大厚度的部分(以下称为最大厚度部)，并且汇流条101的端子102的熔接部104位于该定子31的最大厚度部的径向内侧，如图9所示。在本实施例中，最大厚度部是在线圈38的径向外侧位置保持线圈38的线轴108的突起109。该突起109从定子31的一个表面沿轴向突出。熔接部104设置在所述一个表面上。熔接部104构造成在轴向方向上不突出超过突起109。因此，在定子31的另一表面(其与上述一个表面相反)与熔接部104之间的轴向厚度h1可以等于或小于最大厚度部109的轴向厚度h3。因此，通过在靠近马达的位置将控制板布置成例如与熔接部104相邻，可以在轴向上减小致动器10的尺寸。

具体地，在第二实施例中，熔接部104设置成在轴向上不突出超过最大厚度部109。因此，即使熔接部104设置在定子31的一个表面上，并因此在轴向上与定子31完全重叠，厚度h1仍可以小于最大厚度部109的厚度h3。

[第三实施例]

在第三实施例中，如图10所示，端子112与外壳19一体成型。具体地，将端子112与上壳体61的间隔件65插入成型。结果，将多个端子112布置在一起，从而容易地组装(处理)端子，并且通过将马达30集成为如外壳19的单个部件，可以减小马达30的轴向尺寸。

[第四实施例]

在第四实施例中，将参照图11a至图14b描述用于制造致动器10的方法。该方法包括熔接步骤和弯曲步骤。在熔接步骤之前，形成端子122的熔接部124，使得线圈端97的插入方向与轴向平行，如图11a和11b所示。换句话说，用于线圈端97的熔接部124的插入孔在与轴向平行的方向上开口。

在熔接步骤中，执行熔接(焊接)以通过沿垂直于(即，相交)轴向的方向压缩和加热端子122的熔接部124来将熔接部124电连接到线圈端97，如图12a和12b所示。

然后，在弯曲步骤中，端子122与熔接部124一起在端子122的特定部分(即，熔接部124和中间部96之间的连接部分)处弯曲，如图13a和13b所示，从而熔接部124的压缩方向被转换(旋转)以与轴向平行，如图14a和14b所示。

如上所述，通过在将熔接部124沿垂直于轴向的方向压缩接合到线圈端97之后弯曲熔接部94，可以容易地执行致动器10的制造过程。

[其他实施例]

在另一实施例中，熔接部可以位于定子的具有最大厚度部分的径向外侧。在另一实施例中，汇流条不限于一个保持构件，并且可以具有多个保持构件。在又一实施例中，不仅可以通过热铆接来固定控制板，而且可以通过诸如螺钉紧固、粘合、压入配合和压入固定等其他固定方式来固定控制板。此外，控制板不必限于固定到壳体，并且可以固定到作为外壳的另一部分的板盖。

本发明不限于上述实施例，并且可以以不背离本发明宗旨的各种形式实现。