CN101594027B

CN101594027B - 电动线性致动器

Info

Publication number: CN101594027B
Application number: CN200910202844.3A
Authority: CN
Inventors: 栗林宏臣; 卫藤健太郎; 星出薰
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: EP2128492B1; CN101594027A; US20090288511A1; JP2009284714A; ATE550575T1; US8006579B2; JP5340640B2; EP2128492A1

Abstract

本发明的电动线性致动器有利于小型化和轻量化，其由以下部件构成：外壳；保持在该外壳中的马达；相对所述外壳自由转动保持的螺母部件；与该螺母部件螺纹接合的丝杠轴；与所述马达直接连结的驱动轴；在所述驱动轴周围被自由转动支承的转动传递部件；固定在所述螺母部件同时与所述转动传递部件相连转动的转动从动部件；传递所述驱动轴的转动同时设置成在该驱动轴上沿轴向自由进退、在卡合位置与所述转动传递部件啮合而在退避位置解除与所述转动传递部件的啮合的离合器部件；可将该离合器部件设定在所述前出位置或者退避位置中的任一位置上的设定杆。

Description

电动线性致动器

技术领域

本发明涉及利用进给丝杠机构把对应于输入信号的马达的转动运动变换为丝杠轴的平移运动而输出的电动线性致动器，尤其是涉及在马达和进给丝杠机构之间具有离合器机构的电动线性致动器。

背景技术

以往，作为这种电动线性致动器，众所周知在日本特开2007-46637号公报中公开。该电动线性致动器构成为把马达的转动运动传向进给丝杠机构的螺母部件，把与螺母部件螺纹接合的丝杠轴随着该螺母部件的转动向轴向进退。

所述马达固定在致动器外壳上，另外，螺母部件借助转动轴承保持在所述致动器外壳上，马达的输出轴和螺母部件的转动轴相互平行设置。马达的输出轴的转动借助多个减速齿轮传递给所述螺母部件，当驱动马达时，对应其转动方向及转动量地使螺母部件转动，与该螺母部件螺纹接合的丝杠轴在轴向进退。

另外，在使用减速齿轮的马达的转动动力的传递路径途中，设置有对在马达和螺母部件之间的转动力矩的转交进行控制的离合器。该离合器把马达的转动力矩传递给螺母部件侧，另外，在利用从外部作用到丝杠轴上的轴向力使螺母部件转动时，阻止从螺母部件传递来的转动力矩而在与致动器外壳之间承担负荷，防止该转动力矩向马达侧传递。

这种电动线性致动器例如被利用在飞机用座椅的电动倾斜机构中，但在飞机用座椅的情况下从其利用状态来讲，即使在因某种理由不能起动马达时，也必须能够通过手动来调整座椅位置。关于这一点，在上述的现有的电动线性致动器中，即使强制地使丝杠轴在轴向进退，因为所述离合器与致动器外壳之间承担了螺母部件所产生的转动力矩，所以不能通过手动向轴向移动丝杠轴。

另外，从马达向螺母部件传递转动动力的多个减速齿轮各自通过转动轴承保持在致动器外壳上，构成部件的数量多，另外致动器外壳大型化，结果是有重量增加的倾向。尤其是对于上述的用于飞机用座椅的电动线性致动器则强烈要求轻量化，强烈追求部件数量的减少及小型化。

发明内容

本发明鉴于这样的问题，其目的是提供一种电动线性致动器，即使在因某种理由而难以起动马达的情况下也能够用手动使丝杠轴容易在轴向进退，而且部件数量少，可适应小型化及轻量化的要求。

即，本发明的电动线性致动器由以下部件构成：外壳；保持在该外壳中的马达；与该马达在轴向一致、而且相对所述外壳自由转动地被保持的螺母部件；与该螺母部件螺纹接合、而且对应该螺母部件的转动在轴向进退的丝杠轴；与所述马达直接连结的驱动轴；在所述驱动轴周围自由转动地被支承的转动传递部件；固定在所述螺母部件上、而且与所述转动传递部件相连转动的转动从动部件；离合器部件，该离合器部件传递所述驱动轴的转动，而且设置成在该驱动轴上沿轴向自由进退，在一端的前出位置与所述转动传递部件啮合，而在另一端的退避位置解除与所述转动传递部件的啮合；与该离合器部件卡合、能够使该离合器部件设定在所述前出位置或者退避位置中的任一位置上的设定杆。

在以上构成的本发明的电动线性致动器中，在使所述马达转动时，与该马达直接连结的驱动轴虽然转动，但由于所述转动传递部件自由转动地支承在驱动轴的周围，所以，该驱动轴相对转动传递部件空转，由马达产生的转动力矩不会从驱动轴传递给转动传递部件。但是，由于在所述离合器部件上传递有驱动轴的转动，所以，当把该离合器部件设定在前出位置而与所述转动传递部件啮合时，马达的转动从驱动轴借助离合器部件传递到转动传递部件。由此，从所述转动传递部件向转动从动部件传递马达的转动，螺母部件被转动驱动。

另外，当把所述离合器部件设定在退避位置时，由于可解除该离合器部件和转动传递部件的啮合状态，所以，所述转动传递部件可相对驱动轴自由转动，可解除马达和螺母部件的联动。

即，在本发明的电动线性致动器中，通过操作所述设定杆而把所述离合器部件从前出位置设定在退避位置，能够把马达从螺母部件切断，使该螺母部件自由转动，所以，能够在丝杠轴作用外力而使其自由进退。

另外，由于所述转动传递部件自由转动地支承在配设有离合器部件的驱动轴的周围，所以，没有必要相对外壳自由转动地支承该转动传递部件，与现有的线性致动器比较可减少部件数量，可把从马达向螺母部件的动力传递路径小型化、轻量化。另外，收容转动传递部件、离合器部件的外壳也可以小型化，在这一点本发明的电动线性致动器也可促进小型化、轻量化。

附图说明

图1是表示适用了本发明的电动线性致动器的一例的立体图。

图2是表示图1所示的电动线性致动器的主要部分的剖视图。

图3是表示安装在马达的输出轴上的部件的分解立体图。

图4是表示马达的输出轴的转动传递到驱动侧带轮的状态的剖视图。

图5是表示马达的输出轴和驱动侧带轮被切断的状态的剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图的同时详细说明本发明的电动线性致动器。

图1表示适用了本发明的电动线性致动器(以下称为“致动器”)的实施方式之一。该致动器1构成为，把马达2的转动传递给滚珠丝杠装置的螺母部件，通过使该螺母部件转动来使螺纹接合于该螺母部件的丝杠轴3向轴向进退。

所述马达2与内置有行星齿轮的减速器单元及电磁制动器一起单元化，使输出轴插入外壳4的内部，固定于该外壳4。另外，在马达2和外壳4之间设置离合器壳体43，在该离合器壳体43中内置任意绝缘马达2的转动和螺母部件的转动的离合器部件。

另外，在所述外壳4中与所述马达2邻接地设置大致圆筒形的螺母收容部40，滚珠丝杠装置的螺母部件容纳在该螺母收容部40中，保持成相对所述外壳4自由转动。与所述螺母部件相配合地构成滚珠丝杠装置的丝杠轴3贯通所述螺母收容部40，同时与所述螺母部件螺纹接合，当驱动马达2时，对应其转动方向轴向进退，从所述螺母收容部40突出的突出长度发生变化。

在所述外壳4内容纳用于向螺母部件传递马达2的转动的带轮及同步皮带，由固定在该外壳4上的罩41密闭。另外，在所述罩41上固定有容纳电位差计的传感器壳体42。

所述丝杠轴3与马达2的转动轴平行设置，贯通所述外壳4，在其一端安装用于结合构成联杆机构的设备类的托架30。另外，在外壳4上还利用安装孔44固定未图示的托架，借助该托架在外壳4上结合构成联杆机构的设备类。

图2是表示所述致动器1的主要部分的剖视图。所述滚珠丝杠装置由丝杠轴3和借助多个滚珠螺纹接合在所述丝杠轴3上的螺母部件5构成，对应于螺母部件5的转动方向及转动量，丝杠轴3在轴向进退。另外，在图2中省略了存在于丝杠轴3和螺母部件5之间的滚珠的描述。

所述螺母部件5借助交叉辊轴承50保持在所述外壳4上。交叉辊轴承50由在外周面具有成为辊滚动轨道的V字槽的内圈、在内周面具有成为辊滚动轨道的V字槽的外圈、在这些内圈和外圈之间形成的滚动轨道上排列的多个辊构成，辊以使自转轴每隔90度交替不同的状态排列在所述滚动轨道中。由此，对于相对螺母部件5的转动轴向作用的轴向负荷可以充分发挥承载能力。另外，在图2所示的滚珠丝杠装置中，交叉辊轴承50的内圈形成为螺母部件5的凸缘部，在具有充分的负荷承受能力的同时，还实现了滚珠丝杠装置的小型化、轻量化。另外，所述螺母部件5，通过把其圆筒部松动嵌合在所述外壳4的螺母收容部40中，同时把所述交叉辊轴承50的外圈固定于外壳4，从而在所述螺母收容部40的内部保持自由转动状态。

另外，在该实施方式中，作为把由马达产生的转动运动变换成轴的平移运动的机构使用了所述滚珠丝杠装置，但也可适用不使用滚珠的滑动接触型的进给丝杠装置。

在所述螺母部件5上固定作为转动从动部件的从动侧带轮51，由同步皮带52将所述马达2的转动传递到从动侧带轮51，所述螺母部件5对应马达2的动作进行转动。

另外，在容纳于所述传感器壳体42的电位差计6上，借助于两个减速齿轮53、54传递有螺母部件5的转动。所述电位差计6的电阻值由于对应输入的转动量而变化，所以，所述螺母部件5的转动输入电位差计6，由此，螺母部件5的转动量、即丝杠轴3的轴向移动量可作为电位差计6的电阻值得到保持，通过检测该电阻值，可掌握丝杠轴3相对外壳4的绝对位置，能够在马达2的转动控制中加以利用。

另外，所述马达2的输出轴20插入到所述离合器壳体43的内部，在该离合器壳体43内部与驱动轴21结合。图3是表示装在马达2的输出轴20上的部件的分解立体图。所述驱动轴21是由大径部21a和小径部21b构成的台阶轴，在设于所述大径部21a的中空部嵌合所述马达2的输出轴20。该驱动轴21通过覆盖于输出轴20而使其转动被支承，在与所述外壳4之间不设任何轴承。另外，驱动轴21由键22与输出轴20结合，马达2的转动原样传递给驱动轴21。

作为转动驱动部件的驱动侧带轮24借助一对球轴承23安装在所述驱动轴21的小径部21b。因此，该驱动侧带轮24以所述驱动轴21作为支轴，可相对该驱动轴21自由转动，只要后述的离合器部件7不与驱动侧带轮24啮合，马达2的输出轴20和驱动侧带轮24就处于被切断的状态。同步皮带52绕挂在该驱动侧带轮24与所述从动侧带轮51之间，当由所述离合器部件7结合驱动侧带轮24和马达2的输出轴20时，马达2的转动从驱动侧带轮24经同步皮带52传向从动侧带轮51。

另外，在该致动器1中，由一对带轮24、51和同步皮带52把马达2的输出轴20的转动传给螺母部件5，但除此以外也可利用齿轮、链等向螺母部件5传递转动。

所述离合器部件7由形成为大致圆筒形且嵌合在所述驱动轴21的小径部21b的外侧的第一离合器块70、嵌合在该第一离合器块70的外侧的轴承衬套71、嵌合在该轴承衬套71的外侧的第二离合器块72构成。

所述第一离合器块70向轴向自由移动地嵌合在驱动轴21的大径部21a，而且通过把未图示的键安装在第一离合器块70和大径部21a之间，使得驱动轴21的转动传向第一离合器块70。另外，在第一离合器块70上面对所述驱动侧带轮24地设置凸缘部70a，在该凸缘部70a上立设多根螺柱70b。另外，在与第一离合器块70的凸缘部70a相向的驱动侧带轮24的侧面上设置嵌合所述螺柱70b的限制孔，当第一离合器块70相对驱动轴21向轴向移动而接近驱动侧带轮24时，所述螺柱70b嵌合在驱动侧带轮24的限制孔中，驱动侧带轮24与第一离合器块70啮合而一体化。因为与驱动侧带轮24的转动位置无关，所述第一离合器块70的螺柱70b可嵌合于驱动侧带轮24的限制孔中，所以，在所述驱动侧带轮24上以比所述螺柱70b的立设间距短的间距设置多个限制孔。

另外，在该第一离合器块70的外侧经由所述轴承衬套71嵌合有第二离合器块72。即，该第二离合器块72由驱动轴21的大径部21a保持，可与第一离合器块70一起向所述大径部21a的轴向自由移动。另外，第一离合器块70、轴承衬套71及第二离合器块72这三者由安装在第一离合器块70上的卡环形成一体化。

设定杆73卡合在该第二离合器块72上。该设定杆73借助销46与固定在外壳4中的基板45结合，能以该销46为中心自由摆动。设定杆73具有包围所述第二离合器块72的一对传递臂74，在各传递臂74的末端形成卡合槽，该卡合槽收容向第二离合器块72的外周面突出的卡合销72a。为此，当使设定杆73在销46的周围摆动时，第二离合器块72被压向驱动轴21的轴向，嵌合在该第二离合器块72的内侧的轴承衬套71以及第一离合器块70与第二离合器块72一起向驱动轴21的轴向移动。另外，因为第二离合器块72与设定杆73卡合，所以不能与驱动轴21一起转动，但因为在第二离合器块72与第一离合器块70之间安装有轴承衬套71，所以第一离合器块70可与驱动轴21一起转动。另外，所述基板45设在外壳4和离合器壳体43之间，在外壳4上保持离合器壳体43。

在所述设定杆73和基板45之间以压缩状态安装有未图示的螺旋弹簧，所述设定杆73利用该螺旋弹簧的作用力时常把第二离合器块72向驱动侧带轮24按压。由此，在不对设定杆73进行任何操作的状态下，第一离合器块70的凸缘部70a被压向驱动侧带轮24的侧面，立设在所述凸缘部70a的螺柱70b嵌合在驱动侧带轮24的限制孔中，维持第一离合器块70和驱动侧带轮24的啮合状态。

图4是表示马达2的输出轴20的转动向所述驱动侧带轮24传递的状态、即离合器部件7设定在前出位置的状态的剖视图。在该状态下，相对形成于驱动侧带轮24的侧面的限制孔24a嵌合第一离合器块70的螺柱70b，维持驱动侧带轮24和第一离合器块70的啮合状态。此时，所述设定杆73不被进行任何操作，由上述的弹簧的作用力维持所述啮合状态。在该状态下，当马达2的输出轴20转动时，覆盖于该输出轴20的驱动轴21以及嵌合于该驱动轴21的大径部21a的第一离合器块70与所述输出轴20同步转动，与第一离合器块70啮合的驱动侧带轮24也与输出轴20同步转动。

由此，马达2的输出轴20的转动经由同步皮带52以及从动侧带轮51向螺母部件5传递，对应马达2的输出轴20的转动使与该螺母部件5螺纹接合的丝杠轴3在轴向进退。

另外，图5是表示马达2的输出轴20和所述驱动侧带轮24被切断的状态、即离合器部件7设定在退避位置的状态的剖视图。当将手指钩挂在所述设定杆73和基板45上、克服弹簧的作用力捏住两者时，由于卡合于设定杆73的第二离合器块72沿驱动轴21向马达2的方向移动，所以，与第二离合器块72成一体的第一离合器块70被从驱动侧带轮24拉开。由此，第一离合器块70的螺柱70b从驱动侧带轮24的限制孔24a脱出，驱动侧带轮24可相对第一离合器块70及驱动轴21自由转动。

因此，通过操作设定杆73可以使驱动侧带轮24从马达2的输出轴20切断而自由转动，可在相对所述丝杠轴3施加轴向外力时容易转动螺母部件5。即，根据本发明的致动器1，在正操作所述设定杆73的过程中可容易进行丝杠轴3相对外壳4的位置调整，例如即使在不使用马达2要调整采用该致动器1构成的联杆机构的位置的情况下，也能够由所述设定杆73的操作容易进行该调整。

另外，在该致动器1中是把马达2的输出轴20的转动经由离合器部件7、驱动侧带轮24向螺母部件5传递的，但这些离合器部件7、驱动侧带轮24其转动不被外壳4支承，而由马达2的输出轴20保持。为此，外壳4的构造简单，构成转动运动的传递路径的部件数量被限制在最小限度。因此，该致动器1为促进了小型化、轻量化的致动器，最适合于这些方面要求高的用途、尤其是在飞机上使用的电动线性致动器。

Claims

1.一种电动线性致动器，其特征在于，由以下部件构成：外壳；马达，该马达保持在该外壳中；螺母部件，该螺母部件与该马达轴向一致，而且保持成相对所述外壳自由转动；丝杠轴，该丝杠轴与该螺母部件螺纹接合，而且对应该螺母部件的转动在轴向进退；驱动轴，该驱动轴与所述马达直接连结；转动传递部件，该转动传递部件在所述驱动轴周围自由转动地被支承；转动从动部件，该转动从动部件固定于所述螺母部件，而且与所述转动传递部件相连转动；离合器部件，该离合器部件传递所述驱动轴的转动，而且设置成在该驱动轴上沿轴向自由进退，在一端的前出位置与所述转动传递部件啮合，而在另一端的退避位置解除与所述转动传递部件的啮合；设定杆，该设定杆与该离合器部件卡合，能够将该离合器部件设定在所述前出位置或者退避位置中的任一位置上，

所述离合器部件由以下构件构成：第一离合器块，该第一离合器块具有与所述转动传递部件啮合的卡合销，而且传递所述驱动轴的转动；第二离合器块，该第二离合器块由所述设定杆保持，而且向所述驱动轴的轴向自由移动；轴承衬套，该轴承衬套配置在这些第一离合器块和第二离合器块之间，相对第二离合器块自由转动地支承第一离合器块。

2.如权利要求1所述的电动线性致动器，其特征在于，所述转动传递部件和转动从动部件是一对带轮，在这些带轮之间挂绕有同步皮带。

3.如权利要求1所述的电动线性致动器，其特征在于，在所述转动从动部件上经由减速器连接有电位差计。