具有成角度壳体连接部的旋转致动器

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年4月23日提交的美国申请序列号为15/959,863的美国申请的权益，其全部内容通过引用整体并入于此。

技术领域

本发明总体上涉及一种包括具有成角度壳体连接部的上壳体和下壳体的致动器，例如可用于致动车辆变速器的换档机构。

背景技术

在一些车辆中，车辆乘员舱中的换挡杆可由车辆操作者移动以使车辆变速器在其停车挡位与如倒挡、空挡和前进挡等其它挡位之间换挡。换挡杆通过将换挡杆的运动传递到变速器换挡机构的线缆机械联接到变速器。其它车辆使用所谓的“线控换挡”系统，其中操作者换挡杆或换挡控制单元不是通过线缆物理联接到变速器换挡机构，而是换挡控制单元电耦接到换挡致动器，换挡致动器布置成在接收到来自换挡控制单元的指示操作者要进行变速器换挡的信号时使变速器换挡。

此外，换挡控制单元所处空间通常邻近变速器并且空间大小有限，使得较大的单元无法设置在所需位置，并且换挡控制单元和变速器换挡杆之间需要连杆、线缆或其它连接构件。

发明内容

在至少一些实施方式中，致动器包括马达、通过马达绕轴线旋转的输出部、以及具有容纳马达和电气部件的内部的壳体。壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分，第二壳体部分联接到第一壳体部分以限定内部的至少一部分。第一壳体部分具有第一安装面，第二壳体部分具有第二安装面，第二安装面布置成当第二壳体部分和第一壳体部分联接在一起时与第一安装面重叠，其中第一安装面和第二安装面都相对于垂直于轴线的平面成锐角布置。

在至少一些实施方式中，第一壳体部分包括管状侧壁，该管状侧壁具有平行于轴线延伸或在十度以内近似平行于轴线延伸的部分，其中第一安装面限定在侧壁的外接(circumscribe)第一壳体部分的开口端的端部处。致动器还可包括向外延伸超过第一壳体部分的侧壁的部件，其中第一安装面与该部件轴向间隔开。该部件可容纳在形成于第二壳体部分中的开口内。

在至少一些实施方式中，第一安装面相对于延伸穿过侧壁并且垂直于轴线的平面的轴向位置可围绕第一安装面沿周向方向变化，第一安装面的最靠近该平面的区域可与部件旋转对齐。

马达可以是包括联接到马达的电路板的总成的一部分，其中第一壳体部分的至少一部分与马达和电路板的整个轴向范围重叠，或者与马达和电路板的整个轴向范围重叠几毫米之内(例如，4毫米或更小)。

在至少一些实施方式中，第一安装面为平面。在至少一些实施方式中，第一安装面为平面，且第二安装面为平面。在至少一些实施方式中，第一安装面为椭圆形的。

在至少一些实施方式中，致动器包括马达总成、第一壳体部分和第二壳体部分，马达总成包括马达、电路板和输出部，电路板电耦接至马达，并且包括向外延伸超过马达的电连接器，输出部通过马达绕轴线旋转。第一壳体部分具有基部、从基部延伸的侧壁和位于侧壁的自由端处的第一安装面。第二壳体部分联接到第一壳体部分以限定容纳马达总成的内部。第二壳体部分具有与第一安装面重叠的第二安装面和与安装面间隔开的开口，电连接器至少部分地容纳在该开口中。第一安装面和第二安装面都相对于垂直于轴线的平面成锐角布置。

在至少一些实施方式中，该平面延伸穿过与第一安装面间隔开的侧壁，第一安装面相对于该平面的轴向位置在围绕第一安装面的周向方向变化，第一安装面的最靠近该平面的区域与电连接器旋转对齐。

在至少一些实施方式中，第一安装面和/或第二安装面为平面。第一安装面和/或第二安装面可以为椭圆形的。

附图说明

下面将参照附图对换档装置的一些实施方式进行详细描述，其中：

图1是示例性旋转致动器的等距视图；

图2是旋转致动器的等距视图；

图3是旋转致动器的局部分解侧视图，示出了如何将上壳体放置在下壳体上；

图4是旋转致动器的局部分解侧视图，示出了如何将上壳体放置在下壳体上；

图5是旋转致动器的局部分解侧视图，示出了如何将上壳体放置在下壳体上；以及

图6是旋转致动器的侧视图，示出了上壳体联接到下壳体。

具体实施方式

详细参考附图，图1-6示出了旋转致动器100，其具有能够驱动输出部103绕轴线105旋转的马达总成102。其中，输出部103可以联接到车辆变速器的换档机构，或者根据需要联接到不同部件。在至少一些实施方式中，旋转致动器100可包括马达总成102，马达总成102可包括马达107和联接到马达的印刷电路板104。马达总成102可容纳在壳体109中，壳体109包括联接在一起的第一或下壳体部分108和第二或上壳体部分114(以下称为上壳体108和下壳体114)，其中下壳体108和上壳体114之间的壳体连接部118(或壳体配合件)不平行于垂直于输出部103的旋转轴线105的参考平面112。

在至少一些实施例中，马达总成102可包括马达和/或除电路板104之外本领域技术人员已知的可以与马达相关联的其他部件。在一些实施方式中，马达总成102中的马达可以包括无刷马达，该无刷马达为多相整流电动机。马达总成102中使用的马达的一些实例可以包括永磁同步马达、异步/感应马达和/或开关磁阻马达。

在图1-6所示的实施例中，旋转致动器100可包括电耦接和/或机械联接到马达107的印刷电路板104。例如，印刷电路板104可以联接到从马达的壳体或外壳或下壳体108延伸的柱。在至少一些实施方式中，印刷电路板104可包括旋转致动器100运行所需的所有部件。印刷电路板104上可包括的部件的非限制性实例可以包括马达107的功率控制电路、马达的控制器和/或能够提供关于马达107或输出部103的旋转位置的反馈的位置传感器。

旋转致动器100可包括具有连接器引脚126的电连接器106，电连接器106可设置在电路板104上并与其连接。连接器106可配置成提供对印刷电路板104和/或马达总成102的外部接入。在一些实施方式中，连接器106可包括阳型连接器。在一些实施方式中，可以设想，连接器106可包括阴型连接器。另外，连接器106可配置成至少部分地延伸到上壳体114中的连接器开口116中和/或突出穿过该连接器开口116。

如图1-6所示，马达总成102可以联接到下壳体108或以其它方式位于下壳体108内，下壳体108可配置成至少部分地容纳马达总成102并保护其免受环境条件的影响。在至少一些实施方式中，下壳体108大致呈杯形或凹形，并且具有位于其第一端或者下端的基部110，和从基部110延伸到限定第一安装面122的上开口端的管状侧壁111。下壳体108的基部110可包括下壳体的轴向外表面或最低表面，在至少一些实施方式中可以设置在平行于参考平面112的平面上，如图3-6所示。在一些实施例中，下壳体108可包括位于基部110部分上的开口，输出部103可通过该开口延伸或可通过该开口接近输出部103。安装面122可以围绕下壳体108的上端的周边限定，且可大致为平面，以例如提供表面使密封件可抵靠该表面固定在下壳体108和上壳体114之间。此外，下壳体108可包括一个或多个孔，这些孔可以容纳紧固件以将下壳体108联接到上壳体114和/或外部部件(例如，车辆变速器)。下壳体108可以由任何所需的聚合物、复合材料或金属材料形成，这些材料足够坚固以维持输出部进行轴向旋转并且足够耐用能抵抗使用下壳体108的工作条件。

上壳体114可配置成在壳体连接部118处联接到下壳体108，以与下壳体共同限定致动器壳体109的内部。上壳体114可配置成覆盖并容纳马达总成102的上部。在至少一些实施方式中，上壳体114可大致呈杯形并具有上壁113，并且可具有大致呈圆柱形和管状的侧壁115，侧壁115从上壁113围绕上壳体的周边的一部分或全部延伸并且延伸到上壳体的与上壁相对的开口端处的上壳体安装面(在本文中也被称为第二安装面124)。上壳体114可由任何所需的足够耐用并能抵抗上壳体114使用时的工作条件的聚合物、复合材料或金属材料形成。对于汽车变速器，致动器壳体109可经受150摄氏度以上的温度。如果需要，下和上壳体108、114可包括肋、翅片或其它散热特征件。

如上所述，上壳体114可包括连接器开口116，通过连接器开口116可以与容纳在上壳体114内的印刷电路板104进行电连接。连接器开口116可配置成至少部分地容纳连接器106，连接器106可包括连接器引脚126和/或外部连接器，如阴型连接器。在所示的实施方式中，连接器开口限定在盖127中，盖127从上壳体114大致垂直于轴线105且大致平行于参考平面112向外延伸。盖127由管状壁限定，该管状壁具有围绕并限定可具有任何所需形状的开口116的内表面。在所示的实例中，开口116的横截面为圆角矩形。盖127或开口116可配置成容纳外部连接器，如外部阴型连接器，其中连接器开口116可在连接器开口116的配置成联接到外部联接器的部分与上壳体114和/或下壳体108的主体之间包括足够的间隙，使得外部连接器可以与盖127和连接器106完全联接。盖127可包括一个或多个保持特征件，该一个或多个保持特征件布置在内表面或相对的外表面上，并且适于接合电连接器上的配合保持特征件，该配合保持特征件联接到连接器和/或壳体，以防止配合的连接器从盖127和连接器106意外移除。在所示的实例中，盖构造成使得配合电连接器的一部分容纳在壁上方，围绕盖的至少一部分。当然，也可以采用电连接器的其它布置。

如图3-6所示，上壳体114可以在壳体连接部118处连接到下壳体108。壳体连接部118可以由第一安装面122和第二安装面124限定，第一安装面122和第二安装面124重叠并且可以彼此接合和/或与二者之间的垫圈或密封件接合。在图3-6所示的实施例中，壳体连接部118可以为平面，并且布置在第二平面120内或平行于第二平面120。即，当上壳体和下壳体联接在一起时，第一安装面122和第二安装面124可以各自为平面并且彼此平行。在至少一些实施方式中，第一安装面和第二安装面不平行于参考平面112，而是相对于参考平面112以锐角夹角倾斜。因此，第一安装面和第二安装面也不垂直于输出部的轴线105。在下壳体侧壁111为圆柱形且轴向延伸(即，平行于轴线105)的实施方式中，第一安装面122限定椭圆形。如果需要，第二安装面124同样可限定椭圆形。

在至少一些实施方式中，当参考平面112与下壳体的与安装面间隔开的侧壁相交时，第一安装面与参考平面112的距离沿第一安装面(例如，沿着安装面的周边或沿安装面的周向方向)变化。换句话说，第二平面120和参考平面112之间的轴向距离沿安装面122或壳体连接部118变化。如图3-5所示，在至少一些实施方式中，下壳体侧壁111具有轴向长度足以轴向重叠整个马达107的部分，如果在组装期间电路板上没有部件与上壳体冲突，则该侧壁还可以具有与电路板104轴向重叠的部分或与电路板轴向重叠几毫米(例如，4毫米以下)之内。相对于参考平面112，第一安装面122可具有距平面112的距离最远的第一部分128，且与第一部分128径向相对，安装面可具有最靠近平面112的第二部分129。在第二部分129处，侧壁111可以不与马达102全部轴向重叠，在至少一些实施方式中，不与连接器106中的任一处重叠。在致动器100的组装好的位置，侧壁111的第二部分129可以与连接器106周向或旋转对准，或者在连接器的30度范围内。在所示的实例中，具有最短侧壁111(指的是基部110和第一安装面122之间的轴向长度)的第二部分106与连接器106对准，以在连接器106和下壳体108的第一安装面122之间提供最大间隙。该间隙便于连接器106容纳在连接器开口116内，连接器开口116完全被上壳体114的材料包围(enclosed)。

为了将连接器106容纳在上壳体114中限定的开口116内，上壳体侧壁115可以在连接器106的区域中具有最大轴向长度(例如，相对于参考平面，或从上壁113到第二安装面124)，从而与下壳体侧壁111的具有最短长度的部分对准。而且，上壳体114的径向相对的部分可以具有最短的轴向长度(实际上，其可以仅为第二安装面124的厚度)，并且可以与下壳体侧壁111的具有最大轴向长度的第一部分128对准。这样，上壳体114的上壁113和下壳体108的基部110可以布置成大致平行于参考平面112(例如，平行或在10度内平行)，同时安装面122、124布置成相对于参考平面112的角度为5到20度之间。

在至少一些实施方式中，安装面122、124的至少大部分相对于参考平面112成锐角布置，在一些实施方式中，如上所述，安装面122、124为平面并且整个安装面处于相同角度。然而，安装面122、124不必为平面或相对于参考平面沿其整个范围以相同角度倾斜。在一些实施方式中，安装面122、124可以具有以不同角度布置的两个平面部分(一个部分可以平行于参考平面112)，并且这两个部分可以通过弯曲部或过渡部而连接。或者安装面可以形成为没有任何明显的平面范围，在这种情况下，安装面的角度以及壳体连接部的角度可以通过参考平面112与一条线之间的角度来测量，该线与安装面122或124的距平面112最远的点以及同一安装面122或124的距平面112最近的点相交。使用平面安装面122、124的优点在于，可使用平面密封件或垫圈来密封壳体连接部，而更复杂或具有特别轮廓的安装面可能需要具有匹配轮廓(contour)的密封件。

图3至图6示出了致动器100的组装过程。在图3中，上壳体114定位到下壳体108的侧面，连接器开口116与连接器106对准。在图4中，上壳体114与下壳体108部分重叠，并且连接器106和连接器引脚126初始容纳在连接器开口116中。在图5中，上壳体114进一步与下壳体重叠，并且连接器完全容纳在连接器开口中(至少达到当完全组装后连接器将容纳在开口中的程度)。至此，在组装过程中，上壳体114可以相对于下壳体倾斜，以便于将连接器106装配在连接器开口116内，并在上壳体114和马达总成102的其余部分(例如电路板上的可从电路板朝向上壳体的上壁延伸的电路元件131)之间提供一定间隙。在图6中，上壳体114联接并紧固到下壳体108，马达总成102容置在壳体109内。

该成角度壳体连接部118可使得上壳体114能够从旋转致动器100的侧面(例如，靠近连接器106和/或连接器开口116的侧面)并且在印刷电路板104和连接器106上方附接并联接到下壳体108，连接器106可延伸经过下壳体侧壁111的外缘或外表面130。也就是说，上壳体114可以在垂直于或者在20度内垂直于致动器的旋转轴线105的方向上滑动到下壳体108上。以前的致动器具有垂直于致动器的轴线的壳体连接部，因此组装方向更平行于轴线，从而组装方向垂直于连接器从壳体向外延伸的方向。因此，在组装壳体之后，必须通过壳体中的开口将引脚压配合到电路板，然后须用灌封或包覆成型材料部分填充开口。良好压配合的容差难以实现，并且灌封或其它密封方法易于发生泄漏或成本较高。

虽然参照从电路板向外延伸的电连接器进行了描述，但是致动器可以具有以类似方式向外延伸的不同部件(电气或非电气部件)。因此，本公开不限于具有从壳体或壳体部分向外延伸的电连接器的致动器。成角度壳体连接部和壳体的成角度安装面可以用于其他实施方式中。

虽然本文公开的本发明的形式构成目前优选的实施例，但是可有许多其它形式。在此不旨在提及本发明的所有可能的等效形式或衍生方式。应当理解，本文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以进行各种改变。