[发明专利]多输入多输出致动器和使用其的组件

说明书

一种示例性致动器包括马达、变速器和支撑结构。所述马达包括两个扭矩源，所述两个扭矩源将各自的输入扭矩施加至转子，所述转子响应于净输入扭矩而围绕旋转轴线旋转。所述扭矩源被布置为使得所述输入扭矩是相加的，从而导致矢量求和的扭矩输出。所述扭矩源还产生施加至第一定子和第二定子的相应的反作用扭矩。所述变速器联接并约束所述第一定子和所述第二定子，使得一个定子的旋转运动引起另一个定子的反向旋转。因此，所述反作用扭矩是相减的，从而导致差动扭矩输出。在一些应用中，所述差动扭矩输出用于致动车辆的悬架。所述致动器还经由所述支撑结构联接至所述车辆，所述支撑结构还反映反作用力或扭矩以致动其他子系统(例如，防俯冲、防后蹲)。

相关申请的交叉引用

本申请依照美国法典第35篇第119(e)节要求2019年6月18日提交的名称为“多输入多输出致动器”的美国申请第62/862,786号和2018年12月3日提交的名称为“多输入多输出致动器”的美国申请62/774,813号的优先权。这些申请中的每一者以全文引用方式并入本文中用于所有目的。

背景技术

电动马达用于将电力转换为家用器具、电动工具和机动车辆中的机械力和/或运动。典型电动马达的成本主要取决于用于制造电动马达的原材料的成本。例如，在电动马达的线圈中使用的稀土磁体和铜通常是马达总成本的最大贡献者。为了降低机械系统的成本，通常期望使用单个马达为多个子系统提供动力。

用一个马达驱动多个子系统的一种常见方法是使用齿轮和/或开关来控制哪个子系统由马达驱动。例如，联接至马达的齿轮箱可具有多个齿轮，其中每个齿轮的输出端联接至不同的子系统。以这种方式，单个马达可以驱动两个或更多个子系统，尽管通常存在如果齿轮箱一次只能将动力传递给仅一个功能则不能同时使用这些子系统的约束。

图1A至图1C示出了在运动学上等效的致动器组件100a-100c，其可用于在轮式车辆中同时执行两个功能：推进和主动悬架。图1A中的致动器组件100a包括联接至支撑结构150的轴向磁通马达120。轴向磁通马达120包括安装至主轴124的转子121。转子121响应于由扭矩源施加在第一定子122和第二定子123上的扭矩输入而旋转。主轴124联接至参考接地11(例如，经由接触道路的车轮)。主轴124还联接至支撑结构150。支撑结构150直接联接至底盘12，底盘12包括安装在臂144a上的接头壳体142。接头壳体142相对于支撑结构150可滑动地调整。另外，弹簧152联接至接头壳体142和支撑结构150，以提供作为悬架的恢复力。

第一定子122经由节点146处的连杆145a联接至接头壳体142，并且第二定子123经由节点147处的连杆145b联接至接头壳体142。连杆145a和145b在节点143处联接至接头壳体142。为了致动悬架，向第一定子122和/或第二定子123施加反作用扭矩。继而，这导致施加至底盘12上的力，该力致使马达120沿支撑结构150相对于底盘12平移(例如，在图1A中上下移动)。

图1B示出了另一致动器组件100b，其既推进车辆又为车辆提供主动悬架。同样，底盘12经由臂144b中的狭槽149a和149b直接联接至轴向磁通马达120。狭槽149a和149b联接至在节点146处安装至第一定子122和在节点147处安装至第二定子123的销。

图1C示出了另一致动器组件100c，其提供推进和主动悬架。底盘12包括臂144c，所述臂144c分别在节点148a和148b处联接至连杆145a和145b，而不是联接至接头壳体142。连杆145a和145b分别在节点146和147处联接至第一定子122和第二定子123，如图1所示。

发明内容