CN104343919A - 电动式线性致动器以及电动制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动式线性致动器以及电动制动装置，即便是侧面的力矩作用于直线运动的输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动，而不在转动轴的外径面与外圈部件的内径面之间通过负间隙预压各行星轮，能够将转动轴的转动扭矩稳定地传递给各行星轮。限制支承行星轮(7)的齿轮架(6)沿轴向的移动，利用键(25)将沿轴向可滑动地内嵌于壳体(1)的圆筒部(1a)的内径面的外圈部件(5)止转于被连结的被驱动物，将外圈部件(5)作为直线运动的输出部件，同时将在内径面被转动自由地支承于齿轮架(6)的各支承销(6c)的各行星轮(7)通过以包络各支承销(6c)的方式被卷绕的缩径环形弹簧(21)朝径向内侧作用，将各行星轮(7)推压作用于转动轴(4)的外径面。

Description

电动式线性致动器以及电动制动装置
本申请是申请日为2009年10月1日、申请号为200980138512.1、发明名称为“电动式线性致动器以及电动制动装置”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及将电动机的转动运动转换为直线运动而直线驱动被驱动物的电动式线性致动器和使用电动式线性致动器将制动部件推压于被制动部件的电动式制动装置。
背景技术
在将电动机的转动运动转换为直线运动而直线驱动被驱动物的电动式线性致动器中，作为运动转换机构大多采用滚珠丝杠机构、滚珠坡道机构，为了利用小容量电动机得到较大的直线驱动力，大多情况下组装了行星齿轮减速机构等齿轮减速机构(例如，参照专利文献1)。
上述电动式线性致动器所采用的滚珠丝杠机构、滚珠坡道机构通过沿着具有导程的螺牙、倾斜凸轮面的运动转换机构，虽具有一定程度的增力功能，但不能确保在电动式制动装置等中所需要的那样大的增力功能。因此，在采用这些运动转换机构的电动式线性致动器中，利用组装行星齿轮减速机构等别的减速机构来增强驱动力，但像这样组装别的减速机构阻碍了电动式线性致动器的小型化的设计。
对于上述问题，本发明人以往提出如下方案：不安装别的减速机构而能够确保较大的增力功能，采用适合于线性冲程比较小的电动式制动装置的电动式线性致动器，在从电动机的转子传递转动的转动轴与在该转动轴的外径侧固定于壳体的内径面的外圈部件之间，夹装有被转动自由地支承于齿轮架的多个行星轮，这些行星轮随着转动轴的转动，绕转动轴一边自转一边公转，在转动轴的外径面或外圈部件的内径面设置螺旋凸条，在行星轮的外径面设置螺旋凸条和以同一螺距嵌入螺旋凸条的周向槽、或螺旋凸条和以同一螺距且不同导程角嵌入螺旋凸条的螺旋槽，使支承绕转动轴一边自转一边公转的行星轮的齿轮架沿轴向相对移动，将转动轴的转动运动转换为齿轮架的直线运动，从而将齿轮架或与齿轮架连结的直线驱动部件作为直线驱动被驱动物的输出部件的机构(参照专利文献2、3)。
另一方面，作为车辆用制动装置大多采用液压式，近年来随着导入ABS(防抱死制动系统)等高度的制动控制，人们关注起能够将这些控制形成复杂的液压回路的电动式制动装置。电动式制动装置是利用制动踏板的踩踏信号等使电动机起动，将如上上述的电动式线性致动器安装于制动钳并将制动部件推压于被制动部件的装置(例如，参照专利文献4)。
专利文献1：日本特开平6-327190号公报
专利文献2：日本特开2007-32717号公报
专利文献3：日本特开2007-37305号公报
专利文献4：日本特开2003-343620号公报
将专利文献2、3所述的齿轮架或与齿轮架连结的直线驱动部件作为进行直线运动的输出部件的电动式线性致动器，虽不安装别的减速机构而能够确保小型化的设计以及较大的增力功能，但是由于直线运动的齿轮架、直线驱动部件在轴向的长度尺寸比较短，所以例如在使用该电动式线性致动器的电动式制动装置中，切线力从被制动部件作用于被设定为被驱动物的制动部件，但是该切线力的一部分作为侧面的力矩作用于与制动部件连结的齿轮架、直线驱动部件，而存在难以流畅地引导该直线运动的问题。在利用外圈部件将被引导的直线驱动部件与制动部件连结的情况下，当制动部件磨损时，来自直线驱动部件的外圈部件的轴向突出量变大，其引导长度变短，因此直线驱动部件的流畅地引导更为困难。
另外，为了将成为输入轴的转动轴的转动扭矩稳定地传递给各行星轮，而将各行星轮使在转动轴与外圈部件之间有负间隙地被夹装，由于是以在转动轴的外径面和外圈部件的内径面之间预压各行星轮的方式，需要通过热装各行星轮等安装于外圈部件与转动轴之间，为了管理用于预压的负间隙，需要将转动连接行星轮的转动轴的外径面和外圈部件的内径面通过研磨加工等以高尺寸精度来完成。因此，存在在完成加工转动轴与外圈部件的加工工序和安装行星轮的组装工序花费劳力和时间的问题，成为制造成本增加的原因。
发明内容
因此，本发明的课题在于：即便侧面的力矩作用于直线运动的输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动，不在转动轴的外径面与外圈部件的内径面之间通过负间隙预压各行星轮，能够将转动轴的转动扭矩稳定地传递给各行星轮。
本发明为了解决上述课题采用如下结构：在该电动式线性致动器中，在从电动机的转子轴传递转动的转动轴与在该转动轴的外径侧内嵌于壳体的内径面的外圈部件之间，夹装有多个行星轮，上述多个行星轮被转动自由地支承于齿轮架的支承销，上述多个行星轮随着转动轴的转动而绕转动轴一边自转一边公转，在上述外圈部件的内径面设置螺旋凸条，在上述行星轮的外径面设置与上述螺旋凸条具有相同的螺距且供螺旋凸条嵌入的周向槽，或与螺旋凸条具有相同的螺距、导程角不同且供螺旋凸条嵌入的螺旋槽，通过使上述外圈部件和上述齿轮架沿轴向相对移动，将上述转动轴的转动运动转换为输出部件沿轴向的相对移动，对与直线运动的输出部件连结的被驱动物进行直线驱动，限制上述齿轮架沿轴向的移动，将上述外圈部件止转而沿轴向能够滑动地内嵌于上述壳体的内径面，将上述外圈部件作为直线运动的输出部件，设置将上述各行星轮推压作用于上述转动轴的外径面的弹性部件。
即，通过限制齿轮架沿轴向的移动，将外圈部件止转而沿轴向可滑动地内嵌于壳体的内径面，将外圈部件作为直线运动的输出部件，使将作为输出部件的外圈部件在壳体的内径面以在轴向较长的尺寸能够引导，即便侧面的力矩作用于直线运动的输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动，同时通过设置将各行星轮推压作用于转动轴的外径面的弹性部件，不在转动轴的外径面与外圈部件的内径面之间通过负间隙预压各行星轮，能够将转动轴的转动扭矩稳定地传递给各行星轮。
推压作用上述各行星轮的机构为：通过设置将上述各行星轮在内径面转动自由地支承于上述齿轮架的支承销，并将该各支承销以限制沿圆周方向的移动、容许沿径向移动的方式安装于上述齿轮架，来利用上述弹性部件能够向径向内侧的上述转动轴侧作用。
将上述各支承销朝径向内侧作用的弹性部件能够为，以包络各支承销的方式被卷绕、以缩径的方式弹性变形的环状的弹性部件。
以上述缩径的方式弹性变形的环状弹性部件能够为，将圆周方向的一部分切缺且由弹簧钢形成的缩径环形弹簧。
将上述转动轴由1处的轴承支承，利用夹装于上述转动轴与上述外圈部件之间、具有以微小的径向位移与上述外圈部件的内径面接触的圆环部的圆环状部件，在与上述轴承的支承部朝轴向分离的部位间接地支承上述转动轴，即便将各行星轮推压作用于转动轴的外径面，也能够使力矩载荷不作用于转动轴的轴承。
在轴向的多个地方上设置通过上述圆环状部件间接地支承上述转动轴的部位，因此能够使力矩载荷更切实地不作用于转动轴的轴承。
将上述圆环状部件经由滑动轴承而与上述外圈部件的内径面接触，能够减少相对于转动轴的转动的摩擦损耗。
优选地，上述滑动轴承通过按压于与上述外圈部件的内径面接触的圆环状部件而进行固定。
另外，本发明设定为：该电动式制动装置具备将电动机的转动运动转换为直线运动从而直线驱动制动部件的电动式线性致动器，并将上述被直线驱动的制动部件推压于上述被制动部件，通过在上述电动式线性致动器采用使用上述的任一种电动式线性致动器的结构，从被制动部件作用于制动部件的切线力，即便作为侧面的力矩作用于直线运动的输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动。
本发明的电动式线性致动器，限制支承行星轮的齿轮架沿轴向的移动，将外圈部件沿轴向可滑动地内嵌于壳体的内径面而止转，将外圈部件作为直线运动的输出部件，设置将各行星轮推压作用于转动轴的外径面的弹性部件，因此即便侧面的力矩作用于直线运动的输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动，并且，不在转动轴的外径面与外圈部件的内径面之间通过负间隙预压各行星轮，也能够将转动轴的转动力矩稳定地传递给各行星轮。
另外，本发明的电动式制动装置由于使用上述电动式线性致动器将推压于被制动部件的制动部件直线驱动，故从被制动部件作用于制动部件的切线力即便作为侧面力矩作用于直线运动输出部件，也能够流畅地引导输出部件的直线运动。
附图说明
图1是表示电动式线性致动器的实施方式的纵剖面图。
图2是沿图1的Ⅱ-Ⅱ线的剖面图。
图3是沿图1的Ⅲ-Ⅲ线的剖面图。
图4是表示图1的缩径环形弹簧的侧视图。
图5的(a)、(b)是分别表示图1的外圈部件的螺旋凸条和行星轮的螺旋槽的主视图。
图6是表示图1的采用电动式线性致动器的电动式制动装置的纵剖面图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。如图1～3所示，该电动式线性致动器在壳体1的圆筒部1a的一端侧设有朝向一侧突出的凸缘1b，将电动机2以与圆筒部1a平行的方式安装于该凸缘1b，以使电动机2的转子轴2a的转动能够通过齿轮3a、3b、3c传递到设置于圆筒部1a的中心的转动轴4，在转动轴4与沿轴向可滑动地内嵌于圆筒部1a的内径面的外圈部件5之间，夹装有4个行星轮7，4个行星轮7被转动自由地支承于齿轮架6，各行星轮7随着转动轴4的转动而能够绕转动轴4一边自转一边公转。
在设置有上述壳体1的凸缘1b的一侧安装盖1c，齿轮3a、3b、3c被设置成在被盖1c覆盖的空间的轴向同一剖面内啮合。并且，在圆筒部1a的盖1c一侧内嵌有轴支承部件8，安装有齿轮3c的转动轴4的基端侧，被利用球轴承9支承于轴支承部件8。轴支承部件8利用止挡圈10a、10b而被固定于壳体1，还起到限制转动轴4、齿轮架6沿轴向移动的作用。此外，与安装于转子轴2a的齿轮3a、齿轮3c啮合的中间齿轮3b，被利用球轴承12支承于轴销11，轴销11被遍及凸缘1b和盖1c地插入凸缘1b和盖1c。
上述齿轮架6由以下部件构成：利用滑动轴承13a、13b可相对转动地外嵌于转动轴4的齿轮架主体6a以及支承板6b；两端部被支承在分离的齿轮架主体6a和支承板6b上，并且转动自由地支承行星轮7的支承销6c；多个连结棒6d，其将支承板6b与齿轮架主体6a对位并连结起来，各连结棒6d的两端部利用螺丝6e而分别与齿轮架主体6a和支承板6b连结一起。
另外，与上述行星轮7一起公转的齿轮架主体6a，经由支承部件6f利用滚柱推力轴承14被公转自由地支承于轴支承部件8的端面，以限向制转动轴4的基端侧的移动，利用连结棒6d与齿轮架主体6a连接的支承板6b，经由滑动轴承16被安装于转动轴4的前端侧的止挡圈15防止松动，以限制向转动轴4的前端侧的移动。因此，齿轮架6被限制了向转动轴4的轴向两侧的移动。
上述行星轮7利用滚针轴承17被转动自由地支承于齿轮架6的支承销6c，同时对上述行星轮7的自转而言利用滚柱推力轴承18被支承于齿轮架主体6a，各支承销6c以限制沿圆周方向的移动、容许沿径向的移动的方式，将其两端侧设置在设置于齿轮架主体6a和支承板6b内的径向的长孔19。
在上述支承销6c的两端部的外径面上设置槽20，如图4所示，将圆周方向的一部分切缺且由弹簧钢形成的缩径环形弹簧21被嵌入这些槽20内，并以包络各支承销6c的方式卷绕而被安装。因此，转动自由地支承于各支承销6c的各行星轮7，被推压作用于转动轴4的外径面，使转动轴4的转动扭矩稳定地传递到各行星轮7。
上述连结棒6d在邻接的各行星轮7之间连接齿轮架主体6a和支承板6b，在各连结棒6d与外圈部件5的内径面之间保持有扇形的润滑剂涂覆部件22，润滑剂涂覆部件22与两侧的行星轮7的外径面滑动接触且涂覆润滑脂。并且，在外圈部件5的前端侧的内径面，以将配置有这些行星轮7、润滑剂涂覆部件22的内径部与外部切断的方式安装有密封部件23。密封部件23是利用薄钢板的冲裁加工而形成的，利用形成于外周的圆筒部内嵌于外圈部件5。
上述齿轮架主体6a和支承板6b被设定为，分别经由滑动轴承24a、24b，以微小的径向位移与外圈部件5的内径面接触的圆环状部件，间接地支承转动轴4，使力矩载荷不作用于以1处支承转动轴4的球轴承9。各滑动轴承24a、24b通过分别按压于齿轮架主体6a和支承板6b的外径面被固定。
上述外圈部件5的前端侧与被驱动物连结，在上述外圈部件5的前端面设置有被止转于被驱动物的键25。因此，沿轴向可滑动地内嵌于壳体1的圆筒部1a的内径面的外圈部件5，为相对于限制了沿两方向的轴向移动的齿轮架6相对移动地进行直线运动的输出部件。在外圈部件5上连结被驱动物的一侧的圆筒部1a形成开口，外圈部件5利用圆筒部1a的内径面在轴向以较长的长度尺寸被引导，以从圆筒部1a突出的方式以较长冲程流畅地进行直线运动。
如图5(a)所示，在转动连接上述各行星轮7的外圈部件5的内径面中设置2条螺旋槽5a，利用沿周向设置于各螺旋槽5a的分体的条部件5b，在外圈部件5的内径面上形成有2条螺旋凸条。并且，如图5(b)所示，在行星轮7的外径面上设置有与螺旋凸条相同螺距、导程角不同的1条螺旋槽7a，在1条螺旋槽7a内嵌入由条部件5b形成的螺旋凸条。通过这些螺旋凸条与螺旋槽7a的卡合而绕转动轴4一边自转一边公转的行星轮7，通过螺旋凸条与螺旋槽7a的导程角的差，与沿外圈部件5轴向相对移动。此外，将外圈部件5的螺旋凸条形成为2条的多条螺旋的结构是为了使与行星轮7的螺旋槽7a的导程角的差的设定自由度变大，也可以为螺旋凸条为1条的结构。另外，行星轮7的螺旋槽7a也能够设定为和螺旋凸条相同螺距的周向槽。
图6表示采用了上述电动式线性致动器的电动式制动装置。该电动式制动装置为，在制动钳31的内部作为被制动部件的盘形转子32的两侧对置配置有作为制动部件的制动片33的盘形制动器，在制动钳31上固定有电动式线性致动器的壳体1，作为直线运动的输出部件的外圈部件5利用键25被止转于作为被驱动物的制动片33，以将制动片33推压于盘形转子32的方式形成。此外，在该附图中电动式线性致动器被以与图1所示的剖面正交的剖面表示。
在上述实施方式中，以嵌入于螺旋槽的分体的条部件形成外圈部件的内径面的螺旋凸条，螺旋凸条也能够与外圈部件一体地形成。
附图标记说明：1：壳体；1a：圆筒部；1b：凸缘；1c：盖；2：电动机；2a：转子轴；3a、3b、3c：齿轮；4：转动轴；5：外圈部件；5a：螺旋槽；5b：条部件；6：齿轮架；6a：齿轮架主体；6b：支承板；6c：支承销；6d：连结棒；6e：螺丝；6f：支承部件；7：行星轮；7a：螺旋槽；8：轴支承部件；9：球轴承；10a、10b：止挡圈；11：轴销；12：球轴承；13a、13b：滑动轴承；14：滚柱推力轴承；15：止挡圈；16：滑动轴承；17：滚针轴承；18：滚柱推力轴承；19：长孔；20：槽；21：缩径环形弹簧；22：润滑剂涂覆部件；23：密封部件；24a、24b：滑动轴承；25：键；31：制动钳(caliper body)；32：盘形转子；33：制动片。

Claims (6)

1.一种电动式线性致动器，在从电动机(2)的转子轴(2a)传递转动的转动轴(4)与在该转动轴(4)的外径侧内嵌于壳体(1)的内径面的外圈部件(5)之间，夹装有多个行星轮(7)，所述多个行星轮(7)被转动自由地支承于齿轮架(6)的支承销(6c)，所述多个行星轮(7)随着所述转动轴(4)的转动而绕转动轴(4)一边自转一边公转，在所述外圈部件(5)的内径面设置螺旋凸条(5b)，在所述行星轮(7)的外径面设置与所述螺旋凸条(5b)具有相同的螺距且供螺旋凸条(5b)嵌入的周向槽，或与螺旋凸条(5b)具有相同的螺距、导程角不同且供螺旋凸条(5b)嵌入的螺旋槽(5a)，通过使所述外圈部件(5)和所述齿轮架(6)沿轴向相对移动，将所述转动轴(4)的转动运动转换为输出部件(5)沿轴向的相对移动，对与直线运动的输出部件(5)连结的被驱动物(33)进行直线驱动，其特征在于，限制所述齿轮架(6)沿轴向的移动，将所述外圈部件(5)止转而沿轴向能够滑动地内嵌于所述壳体(1)的内径面，将所述外圈部件(5)作为直线运动的输出部件，
将所述行星轮(7)设置为在轴向上相对于齿轮架主体(6a,6f)更靠近被驱动物(33)的一侧，
所述外圈部件(5)在包含所述螺旋凸条(5b)的整体的轴方向范围上内嵌于所述壳体(1)的内径面，在这种状态下，该螺旋凸条(5b)存在于所述齿轮架主体(6a,6f)的外径侧。
2.根据权利要求1所述的电动式线性致动器，其中
使用轴支承部件(8)限制所述齿轮架(6)沿轴向向与所述外圈部件(5)连结有被驱动物(33)的一侧相反的一侧的移动，其中，所述轴支撑部件(8)用于将所述转动轴(4)能够旋转地支承于所述壳体(1)，
使所述齿轮架(6)经由滚柱推力轴承(14)与所述轴支承部件(8)抵接，
所述外圈部件(5)在包含滚柱推力轴承(14)的轴方向范围上内嵌于所述壳体(1)的内径面，并且从自所述周向槽或所述螺旋槽(5a)的最靠近被驱动物(33)的一侧的周围部分嵌入的所述螺旋凸条(5b)存在于该滚柱推力轴承(14)与所述齿轮架主体(6a,6f)的抵接面的外径侧，从这种状态起，该外圈部件(5)开始向被驱动物(33)一侧的直线运动。
3.根据权利要求1或2所述的电动式线性致动器，其中
将上述齿轮架主体(6a,6f)经由滑动轴承(13a)能够相对旋转地外嵌于上述旋转轴(4)，利用滚柱推力轴承(18)在所述齿轮架主体(6a,6f)上支承各所述行星轮(7)的自转。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的电动式线性致动器，其中
在作为所述输出部件(5)的外圈部件(5)上连结有被驱动物(33)的轴向的一端侧使所述壳体(1)开口，所述直线运动的外圈部件(5)从该壳体(1)的开口端突出。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的电动式线性致动器，其中
利用安装于所述旋转轴(4)的止挡圈(15a)来限制所述齿轮架(6)向轴向的至少一个方向的移动，在所述齿轮架(6)上，将防止由所述支承销(6c)支承的行星轮(7)脱落的支承板(6b)设置在所述齿轮架主体(6a,6f)的相反侧，并在所述支承板(6b)的部位限制所述齿轮架(6)沿轴向向1个方向的移动。
6.一种电动制动装置，具备将电动机(2)的旋转运动转换为直线运动而对制动部件(33)进行直线驱动的电动式线性致动器，并将所述被直线驱动的制动部件(33)推压于所述被制动部件(32)，其特征在于，使用权利要求1至5中任一项所述的电动式线性致动器。
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