用于传动系统组件的致动器模块的制作方法

用于传动系统组件的致动器模块
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年1月9日提交的美国临时申请第62/958,766号的优先权。
技术领域
3.本公开涉及一种致动器模块，例如车辆变速器或其他车辆传动系统(driveline)部件。


背景技术：

4.车辆包括用于将旋转驱动从车辆的动力装置传递到车轮的传动系统。典型的传动系统部件包括例如变速器、分动箱、前后车轴和驱动轴。许多传动系统部件具有可旋转和/或可滑动的构件，该构件在车辆运行期间能使用致动器在多个位置之间移动。例子包括变速箱和分动箱换档环和驻车锁。设计传动系统组件的一个常见挑战是提供紧凑、耐用、高效且具有成本效益的致动器系统。


技术实现要素：

5.在一个示例性实施方式中，一种用于传动系统组件的致动器模块尤其包括盖壳和由盖壳支撑的拨叉驱动单元。拨叉驱动单元包括拨叉驱动器和通过间隔开的推动器端部联接至拨叉驱动器的推动器组件。拨叉驱动单元还包括由推动器组件承载的用于使拨叉驱动器相对于盖壳平移的驱动组件。拨叉驱动单元还包括将推动器组件和拨叉驱动器偏置到中立位置的弹簧。
6.在上述任一项的进一步实施方式中，致动器模块包括由盖壳支撑的拨叉轴。拨叉驱动器由拨叉轴在多个换档位置之间可滑动地支撑。驱动组件平行于拨叉轴布置。
7.在上述任一项的进一步实施方式中，拨叉驱动器包括从中心部分延伸的第一壁和第二壁。第一壁和第二壁具有成形孔眼。推动器端部被接收在成形孔眼中以允许推动器组件在中立位置与过渡位置之间相对于拨叉驱动器轴向地滑动，同时防止推动器组件相对于拨叉驱动器旋转。
8.在上述任一项的进一步实施方式中，盖壳组件包括包围驱动组件的第一盖部分和第二盖部分。
9.在上述任一项的进一步实施方式中，致动器模块包括马达和联接至马达和驱动组件的齿轮箱。马达和齿轮箱布置在第一盖部分和第二盖部分之间。
10.在上述任一项的进一步实施方式中，推动器组件包括通过具有左旋螺纹和右旋螺纹的驱动螺母连接的第一推动器和第二推动器。第一推动器和第二推动器中的每一个都包括被接收在相应形状的孔眼中的凸缘支座。弹簧的相对两个端部中的每个端部都与第一壁和第二壁中之一和凸缘支座以及第一推动器和第二推动器中之一接合。
11.在上述任一项的进一步实施方式中，驱动螺母具有与驱动组件的螺纹轴螺纹接合的螺纹内径部。
12.在上述任一项的进一步实施方式中，螺纹轴具有第一端部和第二端部。第一端部联接至蜗轮。第二端部由固定到盖组件上的支架支撑。
13.在上述任一项的进一步实施方式中，驱动组件具有驱动轴线并且包括旋转传感器组件，该旋转传感器组件具有旋转传感器，该旋转传感器的传感器轴线偏离驱动轴线。旋转传感器可操作地联接至驱动组件并被配置为测量拨叉驱动器的位置。
14.在上述任一项的进一步实施方式中，致动器模块包括线性传感器组件，该线性传感器组件安装到拨叉驱动器上并且被配置为测量拨叉驱动器的位置。
15.在上述任一项的进一步实施方式中，致动器模块包括联接至马达和驱动组件的齿轮箱。齿轮箱具有蜗杆和蜗轮，蜗轮安装到具有l形的第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架。第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架中每一个齿轮壳体支架都包括固定到盖组件上的安装凸缘。
16.在上述任一项的进一步实施方式中，马达连接至蜗杆。驱动组件连接至蜗轮。
17.在另一个示例性实施方式中，一种用于传动系统组件的致动器模块包括盖壳、相对于盖壳被支撑的马达和由盖壳支撑的拨叉驱动单元。拨叉驱动单元包括拨叉驱动器和被构造为使拨叉驱动器相对于盖壳平移的驱动组件。齿轮箱联接至马达和驱动组件。齿轮箱相对于盖壳被支撑。
18.在上述任一项的进一步实施方式中，齿轮箱具有蜗杆和蜗轮，蜗轮安装到具有l形的第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架上。第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架中每一个齿轮壳体支架都包括固定到盖组件上的安装凸缘。
19.在上述任一项的进一步实施方式中，第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架包括孔，所述孔被构造为接收衬套，该衬套支撑蜗杆和蜗轮的圆柱形端部。
20.在上述任一项的进一步实施方式中，驱动组件包括具有第一端部和第二端部的螺纹轴。第一端部联接至蜗轮。第二端部由固定到盖组件上的支架支撑。支架支撑蜗杆和接收第一端部的轴承。
21.在另一个示例性实施方式中，用于传动系统组件的致动器模块包括盖壳、印刷电路板、相对于盖壳被支撑的马达和由盖壳支撑的拨叉驱动单元。拨叉驱动单元包括拨叉驱动器。传感器与印刷电路板通信并且相对于拨叉驱动单元布置为测量拨叉驱动器的位置。
22.在上述任一项的进一步实施方式中，致动器模块包括联接至马达的齿轮箱和被构造为使拨叉驱动器相对于盖壳平移的驱动组件。齿轮箱相对于盖壳被支撑。驱动组件具有驱动轴线。该传感器包括旋转传感器组件，该旋转传感器组件具有旋转传感器，该旋转传感器的传感器轴线偏离驱动轴线。旋转传感器可操作地联接至驱动组件并被配置为测量拨叉驱动器的位置。
23.在上述任一项的进一步实施方式中，驱动组件包括螺纹轴。旋转传感器组件包括附接到螺纹轴上的驱动皮带轮。在盖壳上安装锚销以支撑安装有旋转传感器的从动皮带轮。皮带将驱动皮带轮和从动皮带轮互连。
24.在上述任一项的进一步实施方式中，传感器包括线性传感器组件，该线性传感器组件安装到拨叉驱动器上并被配置为测量拨叉驱动器的位置。
附图说明
25.通过参照以下结合附图考虑的详细描述可以进一步理解本公开，在附图中：
26.图1是具有公开的致动器模块的传动系统组件的分解立体图。
27.图2a和图2b是图1所示的致动器模块的立体图和俯视图，其中没有外盖而具有以虚线示出的内盖。
28.图3是图2a和图2b所示的致动器模块沿着图2b中的线3-3截取的剖视图。
29.图4是致动器模块的齿轮箱的分解图。
30.图5a是致动器模块的拨叉驱动单元的剖视图。
31.图5b是致动器模块的驱动组件的立体图。
32.图6是齿轮箱、拨叉驱动单元和驱动组件的立体图以及旋转传感器组件的分解图。
33.图7是拨叉驱动单元的一部分的立体图以及线性传感器组件的分解图。
34.图8是通过另一个驱动组件和轴承装置的剖视图。
35.图9是通过图8所示的轴承装置的剖视图。
36.图10a和图10b分别是通过齿轮箱的剖视立体图和承载齿轮箱的轴承支撑支架的立体图。
37.图11和图12是另一个旋转传感器组件的立体组装图和分解图。
38.图13是具有用于拨叉轴的轴承装置的另一个驱动组件的立体图。
39.图14是图13所示的驱动组件的分解图。
40.图15a和图15b描绘了用于拨叉轴的第一轴承装置和第二轴承装置的剖面。
41.前述段落、权利要求或以下描述和附图的实施方式、例子和替代方案(包括它们的不同方面或相应的各个特征中的任何一个)可以独立地或以任何组合被采用。结合一个实施方式描述的特征适用于所有实施方式，除非这些特征不兼容。不同附图中的相同的附图标记和名称表示相同的元件。
具体实施方式
42.图1所示的传动系统组件10包括致动器模块18，其用于使传动系统组件内的部件在多个位置之间移动。在一个例子中，传动系统组件10是变速箱，但也可以设想其他传动系统部件，例如分动箱或驻车锁。诸如换档套筒的换档构件13布置在传动系统组件10的壳体12内。众所周知，换档套筒包括具有环形凹槽(未被示出)的轴环。致动器模块18包括换档拨叉14，换档拨叉14与换档构件13配合并被接收在轴环中。滑动换档拨叉14使换档套筒在对应于不同变速器档位的多个位置之间轴向地移动。
43.致动器模块18相对于盖壳20被容纳，盖壳20具有第一盖部分22和第二盖部分24，第一盖部分22和第二盖部分24围绕垫圈26彼此固定。第一盖部分22包括面对壳体12的暴露于润滑剂的腔体16的“潮湿的”第一侧28和面对与润滑剂隔离的第二盖部分24的“干燥的”第二侧30。致动器模块18包含为传动系统部件提供换档所需并且可以作为单个单元固定到壳体12上的所有部件。
44.第一盖部分22的第二侧30包括空穴34，该空穴34接收由安装支架36支撑的电动马达34。安装支架36通过紧固件38固定到第一盖部分22中的孔40上。马达34可以是有刷或无刷dc马达。
45.凸台44设置在第二侧30上并包括孔46。印刷电路板(pcb)42通过紧固件48固定到凸台44上。来自pcb 42的端子41延伸至连接器43，在致动器模块18完全组装好时，连接器43由第二盖部分24承载。连接器43从车辆接收控制传动系统组件的换档的命令信号。
46.齿轮箱50将马达34联接至驱动组件79，该驱动组件79使换档拨叉14平移。马达34在干燥侧布置在第一盖部分22和第二盖部分24之间，并且齿轮箱50和驱动组件79安装到第一盖部分22上。在一个例子中，齿轮箱50包括具有l形的第一齿轮壳体支架和第二齿轮壳体支架52。支架52各自包括安装凸缘53，安装凸缘53通过紧固件54固定到第一盖部分22中的孔56上。以这种方式，可以针对给定的传动系统组件应用将定制的齿轮箱50容易地换入和换出致动器模块18，从而为特定的应用实现定制的齿轮比。
47.拨叉驱动单元58与驱动组件79配合。参照图2a至图3，拨叉驱动单元58包括安装到拨叉轴62上的拨叉驱动器60，拨叉轴62的相对两个端部被支撑在由第一盖部分22的第一侧28提供的凸台中。拨叉轴62可以在操作期间不需要旋转时被固定以防止旋转。在所示的例子中，拨叉驱动器60包括中心部分63，该中心部分63支撑彼此间隔开以形成c形构造的第一壁64和第二壁66。拨叉14设置在中心部分63内。钻孔68设置在中心部分63和拨叉14中以将拨叉驱动单元58可滑动地支撑在与驱动组件79平行的拨叉轴62上。
48.参照图4，为简单起见，齿轮箱50使用可拆卸的支架52。支架52可以通过互补的凹坑和凹陷相对于彼此定位或使用紧固件固定。支架52支撑蜗杆110，蜗杆110联接至蜗轮112。蜗轮112包括开口114，该开口114具有与第二端部92互补的形状，以与螺纹轴90配合。如果需要，支架52中的孔可以接收压入衬套以支撑蜗杆110和蜗轮112的圆柱形端部。垫圈可用于减小摩擦。在齿轮箱50中可以使用不同组的蜗杆/蜗轮。在一个例子中，齿轮箱50可以被配置为提供高达21的齿轮减速比。
49.参照图5a和图5b，在第一壁64和第二壁66中每一个壁中设置有成形孔眼70，例如四边形。推动器组件包括第一推动器74和第二推动器75，第一推动器74和第二推动器75分别具有被接收在第一壁64和第二壁66的相应的孔眼70内的第一推动器端部72和第二推动器端部73。第一壁64和第二壁66各自包括设置在孔眼70周围以提供支座76的内表面。弹簧78布置在第一壁64和第二壁66之间并与支座76和推动器端部72、73的凸缘支座接合。弹簧78被构造为将推动器组件和拨叉驱动器60相对于彼此偏置到中立位置。推动器端部72、73以滑动配合关系被接收在孔眼70内，以允许推动器组件实际上在中立位置与过渡位置之间相对于拨叉驱动器60滑动，同时防止推动器组件相对于拨叉驱动器60旋转。这种构造使得致动器模块例如在换档构件13的换档顺序期间能够平顺地操作，避免换档构件13与其配合部件的不和谐接合。
50.驱动组件79包括具有凸缘82的驱动螺母80。驱动螺母80的螺纹外径部84固定到弹簧推动器74的形状互补的螺纹内径部86上。这使得在组装过程中推动器组件能够被安装到驱动螺母80上和弹簧78周围。
51.驱动螺母80包括与驱动组件79的丝杠或螺纹轴90配合的螺纹内径部88。螺纹轴90包括第一端部92，该第一端部92具有连接至齿轮箱50的特征，例如方形端部。轴承94将第一端部92支撑成相对于第一盖部分22旋转。螺纹轴90包括第二端部96，第二端部96由支架100使用固定到第二端部96上的锁紧螺母98支撑。支架100连同加强板104一起安装到第一盖部分22上，加强板104通过延伸穿过孔108(图1)的紧固件106固定到第一盖部分22上。
52.pcb 42与旋转传感器组件116和线性传感器组件130通信，旋转传感器组件116和线性传感器组件130监测致动器模块18内的各种元件的运动，以确保传动系统组件10响应于来自车辆的换档命令而换档到其期望的档数。在该例子中，旋转传感器组件116用于监测输入到拨叉驱动单元58的位置和速度，而线性传感器组件130用于监测从拨叉驱动单元58输出的位置和速度。
53.参照图6，旋转传感器组件116测量驱动组件79的旋转位置以确定换档拨叉14的位置。旋转传感器组件116包括在键控界面处安装到锁紧螺母98上的驱动皮带轮118。从动皮带轮120由驱动皮带轮118经由提供1:1比率的皮带122驱动。在销124安装到凸台上的情况下，从动皮带轮120由第一盖部分22的第一侧28支撑。旋转传感器126安装到驱动皮带轮118上，连接器128固定到销124上以捕获驱动皮带轮118和旋转传感器126。以这种方式，驱动组件79具有驱动轴线，并且旋转传感器126的传感器轴线偏离驱动轴线。这种构造使得旋转传感器126能够定位在远离螺纹轴90的位置以改进封装。
54.参照图7，线性传感器组件130由拨叉驱动单元58支撑以测量换档拨叉14的轴向位置。线性传感器组件130包括安装到拨叉驱动器60的中心部分63上的传感器保持器132。传感器保持器132包括被接收在中心部分63的唇缘138中的通道134，其利用了拨叉驱动器60的冲压金属板特征。传感器保持器132提供的卡扣136与中心部分63中的凹口140配合。线性传感器142被安装在传感器保持器132内。
55.参照图8和图9，单独的支架200可用于容纳支撑螺纹轴290的一个端部的轴承206。支架200包括第一支架部分202，该第一支架部分202可以铸造，使用板226和紧固件228固定到盖壳20’上。第二支架部分204可以是冲压的金属板，包括定位销205，该定位销205被接收在第一支架部分202中的对应的凹部中，以使用紧固件214将轴承206捕获在第一支架部分202中的空穴内。轴承206邻接螺纹轴290上的肩部208，并通过自由设置在第二支架部分204中的开口212内的螺母210被夹紧到该肩部208上。
56.期望的是，第一弹簧推动器274和第二弹簧推动器275的侧向外面部与拨叉支撑件470(图13)的侧向外面部齐平。为此，驱动螺母280包括相反的右旋螺纹和左旋螺纹，它们通过螺纹固定到第一弹簧推动器274和第二弹簧推动器275上，以提供螺丝扣。环形凸缘282包括围绕其周边的凹口283，以便在组装过程中可以使用工具来调整弹簧推动器之间的距离，以确保凸缘支座与拨叉支撑件的凸缘支座齐平，从而确保在驱动组件中没有不期望的间隙或拉紧装置。在拨叉14中没有移动的情况下的系统中的任何运动都有可能导致较差的性能。
57.在该示例构造中，也可以使用支架200来支撑齿轮，而不是使用单独的齿轮箱(例如，图4)。如前所述，蜗轮112’键接到螺纹杆290的端部。如图10a和图10b所示，第二支架部分204具有凸缘216，凸缘216具有通过第一衬套220支撑蜗杆110’的端部的孔218。蜗杆110’的相对端部由安装到盖壳20’上的第二衬套222支撑。第二衬套222中的密封件224将马达与腔体16中的润滑剂隔离。
58.参照图11和图12，支架300具有支撑拨叉轴462(图13)的端部的孔330。安装到盖壳20’(例如，第一盖部分22)上的该相同的支架300还支撑旋转传感器组件316，其可以是皮带驱动器(图6)或齿轮系。从动齿轮318接收螺纹杆290(图8)的端部332以向旋转传感器组件316提供旋转输入。螺纹杆290的旋转通过中间齿轮323传递到从动齿轮320。旋转传感器326
通过连接器328与从动齿轮320一起旋转。齿轮320、323中的一个或多个通过销324和簧环325被支撑为相对于支架300旋转。使螺纹杆290和旋转传感器组件316由共同的支架支撑可减少系统中的公差。
59.转向图13和图14，另一个示例拨叉驱动器460增加了多功能性。使用紧固件402将加强板400固定到第一壁464的端面和第二壁466的端面上。加强板400捕获弹簧推动器并防止组件的震动。例如，使用诸如铆钉或焊料的紧固件472将拨叉支撑件470固定到连接第一壁464和第二壁466的中心部分463上。以这种方式，可以根据应用来选择不同的拨叉支撑件并将其固定到共同的弹簧推动器支撑件上。
60.轴承组件480支撑拨叉驱动器460，以便在载荷增加的应用中沿着拨叉轴462进行滑动运动。间隔件482延伸穿过拨叉(图中的14)。轴承端盖484螺纹连接到间隔件482上并围绕拨叉支撑件470的侧壁486夹紧。在图15a所示的例子中，轴承端盖484’是衬套，而图15b中所示的示例轴承端盖484包括用于增加的载荷能力的滚动元件488。示例轴承组件480将拨叉载荷分散在拨叉轴462上相对较大的距离上，这在高载荷下提供了增加的稳定性。
61.还应该理解，虽然在所示的实施方式中公开了特定的部件布置，但其他布置将从其受益。虽然显示、描述和要求保护特定的步骤顺序，但应理解，除非另有说明，否则步骤可以以分开或组合的任何顺序执行，并且仍将受益于本发明。
62.虽然不同的例子在图示中示出了特定部件，但是本发明的实施方式不限于这些特定组合。可以将来自一个例子的一些部件或特征与来自另一个例子的特征或部件组合使用。
63.虽然已经公开了示例实施方式，但是本领域普通技术人员将认识到某些修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究所附权利要求以确定其真实范围和内容。