CN105650213B - 促动器 - Google Patents
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Abstract
本发明的促动器包括:电机,具有旋转轴;输出轴,与上述旋转轴配置于同轴上;旋转轴侧齿轮,设置为能够与上述旋转轴一体地旋转;输出轴侧齿轮,设置为能够与上述输出轴一体地旋转;中间齿轮结构体,设置于上述旋转轴侧齿轮与上述输出轴侧齿轮之间,并与上述旋转轴侧齿轮及上述输出轴侧齿轮相啮合;第一轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第一中间齿轮侧的端部;以及第二轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第二中间齿轮侧的端部。上述中间齿轮结构体包括上述第一中间齿轮及上述第二中间齿轮,上述第二中间齿轮配置于比上述第一中间齿轮更靠上述电机的径向外侧的位置,并设置为能够与上述第一中间齿轮一体地旋转。
Description
技术领域
本发明涉及促动器(actuator)。
背景技术
在日本特表2003-529731号公报中公开了具有减速机构的促动器,这种促动器包括:直流(DC)电机;以及减速机构,以规定的减速比减小直流电机的旋转轴的转速而向输出轴传递。另外,减速机构包括:蜗杆,设置于直流电机的旋转轴;蜗轮,与蜗杆相啮合;伞齿轮,与蜗轮设置于同轴上,且可与蜗轮一体地旋转;以及冠状齿轮,可与输出轴一体地旋转,且与伞齿轮相啮合。
然而,在日本特表2003-529731号公报中记载的促动器中,蜗轮及伞齿轮被从托架延伸的轴单侧支承。因此,为了抑制促动器工作时蜗轮及伞齿轮的轴错开,考虑需要提高从托架延伸的轴的刚性等对策。由此,考虑将减速机构大型化,进而会使具有上述减速机构的促动器的体积大型化。
另外,为了检测日本特表2003-529731号公报中记载的促动器的输出轴的转速或旋转角度,考虑将日本特开2014-42431号公报中记载的传感器磁铁安装于输出轴的一端。然而,这种情况下,需要将封装有用于检测传感器磁铁的磁性的元件的电路基板设置于输出的轴向一侧,从而使促动器在轴向上大型化。
本发明考虑了上述事实,获得可抑制体积大型化的促动器。
发明内容
本发明第一方案的促动器包括:电机,具有旋转轴;输出轴,与上述旋转轴配置于同轴上;旋转轴侧齿轮,配置为能够与上述旋转轴一体地旋转;输出轴侧齿轮,配置为能够与上述输出轴一体地旋转;中间齿轮结构体,设置于上述旋转轴侧齿轮与上述输出轴侧齿轮之间,与上述旋转轴侧齿轮及上述输出轴侧齿轮相啮合,上述中间齿轮结构体包括第一中间齿轮及第二中间齿轮,上述第二中间齿轮配置于比上述第一中间齿轮更靠上述旋转轴的径向外侧的位置,并配置为能够与上述第一中间齿轮一体地旋转;第一轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第一中间齿轮侧的端部;以及第二轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第二中间齿轮侧的端部。
根据第一方案的促动器,若电机的旋转轴旋转,则旋转轴侧齿轮旋转。另外,若旋转轴侧齿轮旋转,则与上述旋转轴侧齿轮相啮合的第一中间齿轮与第二中间齿轮一同旋转。即,中间齿轮结构体旋转。进而,若中间齿轮结构体旋转,则与上述中间齿轮结构体的第二中间齿轮相啮合的输出轴侧齿轮旋转。由此,输出轴旋转。但是,在中间齿轮结构体被单侧支承的结构中,为了抑制促动器工作时中间齿轮结构体的芯错开,考虑需要增加用于支承中间齿轮结构体的部分的厚度,或者,使中间齿轮结构体的直径变粗等来提高刚性。然而,在本发明中,中间齿轮结构体的第一中间齿轮侧的端部及第二中间齿轮侧的端部分别被第一轴承及第二轴承支承。即,中间齿轮结构体被第一轴承及第二轴承双侧支承。因此,与中间齿轮结构体被单侧支承的结构相比,可抑制用于支承中间齿轮结构体的部分大型化,或中间齿轮结构体在径向上变粗。由此,利用本发明,可抑制促动器的体积大型化。
本发明第二方案的促动器是在第一方案的促动器中,设定为上述第二轴承的外径大于上述第一轴承的外径。
根据第二方案的促动器,通过使用于支承中间齿轮结构体中生成的推力的第二轴承的直径大于上述第一轴承的直径,可提高上述促动器的耐久性。
本发明第三方案的促动器是在第一方案或第二方案的促动器中,上述旋转轴侧齿轮、上述输出轴侧齿轮及上述中间齿轮结构体收容于齿轮箱内,在上述齿轮箱、上述第二轴承及上述中间齿轮结构体中的至少一个上设置有限制部,上述限制部用于限制在上述齿轮箱内上述中间齿轮结构体向上述第一中间齿轮侧移动。
根据第三方案的促动器,通过设置限制部,可限制中间齿轮结构体向第一中间齿轮侧移动。
本发明第四方案的促动器是在第三方案的促动器中,上述限制部设置于上述第二轴承一侧。
根据第四方案的促动器,通过将限制部配置于上述位置,可容易地确保设置上述限制部的空间。
本发明第五方案的促动器是在第四方案的促动器中,上述限制部设置于上述第二轴承,上述限制部配置于上述齿轮箱与安装在该齿轮箱上的按压部件之间。
根据第五方案的促动器,当从中间齿轮结构体向第二轴承输入推力时,可抑制相对于齿轮箱的第二轴承的位移。另外,通过采用将第二轴承的限制部配置于齿轮箱与按压部件之间而将上述第二轴承固定于齿轮箱的结构,可经由第二轴承有效地抑制中间齿轮结构体向旋转轴方向移动。
本发明第六方案的促动器是在第一方案至第五方案的促动器中,若观察上述旋转轴及上述输出轴的沿着轴向切割的截面,则上述第一中间齿轮的上述输出轴侧的一端配置于与上述输出轴侧齿轮的上述电机侧的一端相比更靠上述输出轴一侧的位置。
根据第六方案的促动器,通过以如上方式配置第一中间齿轮和输出轴侧齿轮,可抑制电机与输出轴侧齿轮之间的间隙变大。由此,在本发明中,可抑制促动器的在轴向上的尺寸增加。
本发明第七方案的促动器是在第一方案至第六方案的促动器中,设定上述旋转轴侧齿轮、上述第一中间齿轮、上述第二中间齿轮及上述输出轴侧齿轮的角度,使得由上述旋转轴侧齿轮和上述第一中间齿轮相啮合而产生的推力的方向与由上述第二中间齿轮和上述输出轴侧齿轮相啮合而产生的推力的方向相反。
根据第七方案的促动器,通过以如上方式设定中间齿轮结构体中生成的推力的方向,可减小从中间齿轮结构体向第一轴承或第二轴承输入的推力。由此,在本发明中,可提高促动器的耐久性。
本发明第八方案的促动器是在第一方案至第七方案的促动器中,上述电机包括定子及转子,并设定为上述转子配置于上述定子的径向内侧,上述定子的在上述旋转轴的轴向上的尺寸小于上述定子的在上述电机的径向上的尺寸。
根据第八方案的促动器,通过以如上方式设定电机的定子的尺寸,可抑制促动器的在轴向上的尺寸的增加。
本发明第九方案的促动器是在第一方案至第八方案的促动器中,上述中间齿轮结构体的旋转轴方向与上述旋转轴的旋转轴方向正交。
根据第九方案的促动器,通过以如上方式配置中间齿轮结构体的旋转轴方向和旋转轴的旋转轴方向,可实现促动器的在旋转轴方向上的小型化。
本发明第十方案的促动器是在第一方案至第九方案的促动器中,还包括被检测部,上述被检测部设置于上述中间齿轮结构体的端部,用于检测上述中间齿轮结构体的转速。
根据第十方案的促动器,用于检测中间齿轮结构体的转速的被检测部设置于中间齿轮结构体的端部。由此,与将上述被检测部设置于输出轴的一端的情况相比,可抑制促动器在轴向上的大型化。
本发明第十一方案的促动器是在第十方案的促动器中,在齿轮收容室的外侧配置有用于检测上述被检测部的检测部。
根据第十一方案的促动器,不需要将配置检测部的空间设置于齿轮收容室内。由此,可抑制齿轮收容室的大容量化,进而,可进一步抑制促动器在轴向上的大型化。
本发明第十二方案的促动器是在第十方案或第十一方案的促动器中,上述被检测部以相对于上述第二轴承配置于与上述第一轴承相反的一侧的位置的状态而安装于上述中间齿轮结构体的上述第二中间齿轮侧的端部。
根据第十二方案的促动器,通过以如上方式设定被检测部的配置,可在第一轴承及第二轴承安装于中间齿轮结构体的状态下,将被检测部安装于中间齿轮结构体。由此,可成为不受第二轴承的内径约束的被检测部的形状。即,可具有被检测部的设计自由度(尤其是大小)。
本发明的第十三方案的促动器是在第十一方案或第十二方案的促动器中,在上述中间齿轮结构体的轴向一侧设有安装有上述检测部的电路基板,安装于上述电路基板的电路基板安装部件和上述输出轴侧齿轮配置成在上述输出轴的轴向上观察时重叠。
根据第十三方案的促动器,通过将安装于电路基板的电路基板安装部件和输出轴侧齿轮配置成在输出轴的轴向上观察时重叠,可抑制促动器在径向上大型化。
附图说明
下面将在以下附图的基础上说明本发明的实施方式,其中:
图1为从促动器输出轴侧观察的分解立体图。
图2为分解示出图1所示的促动器的分解立体图。
图3为示出电机的立体图。
图4为示出减速机构的立体图。
图5为示出减速机构的俯视图。
图6A为示出沿着图1所示的6-6线切割的促动器的截面的侧面剖视图。
图6B为放大示出齿轮箱盖上的固定着一对轴承的部分的放大剖视图。
图7A为示出沿着图1所示的7A-7A线切割的促动器的截面的平面剖视图。
图7B为放大示出沿着图7A所示的7B-7B线切割的促动器的一部分截面的放大侧面剖视图。
图8A为示出安装有用于检测输出轴的转速的传感器磁铁及霍尔元件的电路基板等的俯视图。
图8B为放大示出设置有传感器磁铁的部位的与图7B相对应的放大侧面剖视图。
图9为示出变形例的促动器的电路基板及箱本体等的与图8A相对应的俯视图。
具体实施方式
利用图1至图8A来对本发明实施方式的促动器10进行说明。此外,图中适当标注的箭头Z方向、箭头R方向及箭头C方向分别表示构成促动器的一部分的电机12的轴向、径向及圆周方向。另外,以下在仅表示轴向、径向及圆周方向时,只要无特别的限定,就表示电机12的轴向、径向及圆周方向。进而,电机12的轴向、径向及圆周方向分别与上述电机12的旋转轴14及促动器10的输出轴16的轴向、径向及圆周方向相一致。
如图1及图2所示,本实施方式的促动器10为电机12的旋转轴14与输出轴16配置于同轴上的类型的促动器,如图2所示,该促动器10具有电机12及减速机构18,上述减速机构18以规定的减速比减小电机12的旋转轴14的转速而向输出轴16传递。
如图3所示,电机12为内转子型的10极12槽的无刷电机,上述电机12包括定子20及转子22,上述定子20产生旋转磁场,上述转子22借助于定子20励磁的旋转磁场而旋转。
定子20包括:定子铁芯26,具有沿着圆周方向以等间距排列的12个齿部24;以及12个线圈28,由导电性的绕组线卷绕(集中卷绕)于定子铁芯26的各个齿部24而成。通过切换对各个线圈28的通电来生成旋转磁场。另外,定子20固定于形成为在轴向一侧(箭头Z方向侧)开放的帽型的电机壳30上,如图1及图2所示,电机壳30经由螺栓32固定于后述的齿轮箱54。另外,如图3所示,在本实施方式中,定子20的在轴向上的尺寸H小于上述定子20的在径向上的尺寸D。
如图6A所示,配置于定子20的径向内侧的转子22包括:转子铁芯34,形成为圆柱状;旋转轴14,固定于转子铁芯34的轴心部;以及10个磁铁27(参照图6A),固定于定子铁芯26的外周部。另外,转子22经由两个轴承36而支承于电机壳30及后述的齿轮箱54。此外,在本实施方式中,采用了将磁铁27固定于转子铁芯34的外周面的表面永磁型(SPM,SurfacePermanent Magnet),但本发明不限定于此,也可使用将磁铁27埋设于转子铁芯34的内部的内置式永磁型(IPM,Interior permanent Magnet)。
如图2所示,减速机构18包括:旋转轴侧齿轮38,设置为可与旋转轴14一体地旋转;输出轴侧齿轮40,设置为可与输出轴16一体地旋转;以及一对中间齿轮结构体46,设置于旋转轴侧齿轮38与输出轴侧齿轮40之间,并具有第一中间齿轮42及第二中间齿轮44,上述第一中间齿轮42与旋转轴侧齿轮38相啮合,上述第二中间齿轮44与输出轴侧齿轮40相啮合。
如图3及图4所示,作为一例,旋转轴侧齿轮38为在金属制的旋转轴14的轴向一侧的端部进行滚压成形加工而成的蜗杆。此外,还可采用将由树脂材料等形成的蜗杆安装于旋转轴14的轴向的端部的结构。
如图4及图5所示,输出轴侧齿轮40设置于在输出轴16的轴向另一侧的端部上设置的圆板部16A的外周部,由此,输出轴侧齿轮40和输出轴16能够一体地旋转。另外,输出轴侧齿轮40的齿数为45个,且形成为在侧视时随着朝向轴向另一侧而缓缓变窄的准双曲面齿轮。进而,在本实施方式中,输出轴侧齿轮40的轴向另一侧的一端,即,输出轴侧齿轮40的轴向另一侧的一端(输出轴侧齿轮40的齿尖40A)相对于输出轴16的圆板部16A的轴向另一侧的一面,位于轴向另一侧。
一对中间齿轮结构体46设置于旋转轴侧齿轮38与输出轴侧齿轮40之间,若在轴向上观察,则一对中间齿轮结构体46以将旋转轴14及输出轴16的中心作为对象中心的点对称配置,且相互平行。另外,中间齿轮结构体46包括:金属制的杆状的轴部48,在与轴向正交的方向上延伸;以及第一中间齿轮42及第二中间齿轮44,分别设置于轴部48的长度方向一侧及另一侧。
轴部48的长度方向一侧的端部为将作为第一轴承的第一轴承50的内圈借助于压入而固定的第一轴承固定部48A,轴部48的长度方向另一侧的端部为将直径比第一轴承50大的作为第二轴承的第二轴承52的内圈借助于压力而固定的第二轴承固定部48B。此外,在本实施方式中,轴部48的轴向的两端部沿着圆周方向被紧固4处,从而防止第一轴承50及第二轴承52从第一轴承固定部48A及第二轴承固定部48B脱开(参照图7B)。另外,轴部48的设置有第一中间齿轮42的部位和设置有第二中间齿轮44的部位的中间部为连接部48C,上述连接部48C的直径小于第一中间齿轮42及第二中间齿轮44的外径。另外,如图7B所示,在本实施方式中,在第二轴承52的外圈52A的轴向一侧的端部形成有作为限制部的凸缘部52B。
如图4及图5所示,第一中间齿轮42的齿数17个,且形成为与旋转轴侧齿轮38相啮合的蜗轮,该第一中间齿轮42相对于轴部48的第一轴承固定部48A设置于上述轴部48的长度方向另一侧(第二轴承固定部48B侧)。另外,在本实施方式中,第一中间齿轮42由树脂制成,通过将该第一中间齿轮42安装固定于轴部48,可使第一中间齿轮42与轴部48一同以一体方式旋转。进而,若从轴向一侧观察时,电机12的输出轴16按顺时针方向旋转(向箭头CW方向旋转),则在中间齿轮结构体46中生成由旋转轴侧齿轮38和第一中间齿轮42相啮合而成的推力F1。设定旋转轴侧齿轮38的相对于旋转轴14的轴向的角度及第一中间齿轮42的相对于轴部48的轴向的角度,使得该推力F1的方向成为从轴部48的长度方向一侧向另一侧(从第一轴承固定部48A侧到第二轴承固定部48B侧)的方向。
第二中间齿轮44的齿数为13个,且形成为与输出轴侧齿轮40相啮合的准双曲面小齿轮,该第二中间齿轮44随着向轴部48的长度方向一侧(第一轴承固定部48A侧)而变窄。另外,第二中间齿轮44相对于轴部48的第二轴承固定部48B而设置于上述轴部48的长度方向一侧(第一轴承固定部48A侧)。另外,在本实施方式中,通过在轴部48的一部分进行滚压成形加工,第二中间齿轮44形成于轴部48的上述的部位。进而,当从轴向一侧观察,电机12的输出轴16按顺时针方向旋转(向箭头CW方向旋转)时,在中间齿轮结构体46上生成由第二中间齿轮44和输出轴侧齿轮40相啮合而产生的推力F2。设定第二中间齿轮44的相对于轴部48的轴向的角度及输出轴侧齿轮40的相对于输出轴16的径向的角度,使得该推力F2的方向成为从轴部48的长度方向另一侧向一侧(从第二轴承固定部48B侧到第一轴承固定部48A侧)的方向。即,设定旋转轴侧齿轮38、第一中间齿轮42、第二中间齿轮44及输出轴侧齿轮40的上述角度,使得在中间齿轮结构体46中生成的推力F2的方向与推力F1的方向相反。另外,在本实施方式中,当促动器10工作时,在中间齿轮结构体46中生成的推力F1小于推力F2。
如图6A所示,以上说明的减速机构18配置于齿轮收容室56内,上述齿轮收容室56形成于设置在电机12的轴向一侧的齿轮箱54内。形成齿轮收容室56的齿轮箱54包括:齿轮箱本体58,形成为输出轴16侧开放的箱状;以及齿轮箱盖60,用于封闭齿轮箱本体58的开放端。
在齿轮箱本体58的径向的中心部形成有用于插通旋转轴14的旋转轴插通孔58A。另外,如图7A所示,在齿轮箱本体58中夹持旋转轴插通孔58A的中心的径向一侧及另一侧设置有用于收容上述的一对中间齿轮结构体46的一对中间齿轮结构体收容部58B。另外,在中间齿轮结构体收容部58B的一端(径向内侧)形成有用于使第一轴承50的外圈可移动地插入的第一轴承支承孔58C。进而,如图7B所示,在中间齿轮结构体收容部58B的另一端(径向外侧)形成有第二轴承支承孔58D,上述第二轴承支承孔58D用于使第二轴承52的外圈52A上的未形成凸缘部52B的部位52C可移动地插入。安装有第一轴承50及第二轴承52的中间齿轮结构体46插通于第二轴承支承孔58D,通过第二轴承52的凸缘部52B与第二轴承支承孔58D的边缘部58E相抵接,来限制第二轴承52向齿轮箱54的内侧移动(向第一中间齿轮42侧的移动)。另外,作为按压部件的第二轴承按压部件62经由螺栓64(参照图2)固定于齿轮箱本体58,据此使第二轴承52的凸缘部52B配置于第二轴承支承孔58D的边缘部58E与第二轴承按压部件62之间。由此,固定有第一轴承50及第二轴承52的中间齿轮结构体46安装于齿轮箱本体58。另外,通过将第二轴承52的凸缘部52B配置于第二轴承支承孔58D的边缘部58E与第二轴承按压部件62之间,可使第二轴承52承受向轴部48的长度方向一侧及另一侧的推力。此外,如图1所示,在齿轮箱本体58的外周部立起设置有刚性调节用的下端加强筋58F。
另外,如图6A所示,在齿轮箱盖60的径向的中心部固定有支承输出轴16并且在轴向上相邻地配置的一对轴承66。具体地,在齿轮箱盖60的径向的中心部设置有形成为圆筒状的轴承插入部60C。另外,在轴承插入部60C的轴向另一侧的端部设置有向径向内侧突出的凸缘状的轴承抵接部60D。一对轴承66从轴向另一侧向着一侧插入于轴承插入部60C,据此使配置于轴向一侧的轴承66的外圈与轴承抵接部60D相抵接。另外,通过将轴承插入部60C的轴向另一侧的部分(由附图标记60E表示的部分(还参照图6B))紧固,来防止一对轴承66从轴承插入部60C脱出。另外,在一对轴承66中配置于轴向另一侧的轴承66的内圈与设置于输出轴16的轴向另一侧的圆板部16A之间安装有垫圈68。另外,在输出轴16插通于一对轴承66的内圈的状态下,在输出轴16上安装保持部件70。由此,一对轴承66的内圈处于夹在保持部件与输出轴16的圆板部16A之间的状态。其结果,防止了输出轴16从一对轴承66脱出。通过采用以上的结构,限制输出轴16的相对于齿轮箱盖60在轴向上的移动。另外,不仅可以将施加在输出轴16上的向着轴方向的负荷经由轴承66而分散在齿轮箱盖60上,还可以将传递至齿轮箱盖60的上述负荷经由后述的螺栓74(参见图2)而分散在齿轮箱本体58上。另外,在齿轮箱盖60上安装有具有用于插通输出轴16的插通孔的盖72。由此,抑制附着于促动器10的水滴等向轴承66侧侵入。此外,如图1所示,在齿轮箱盖60立起设置有用于使固定有一对轴承66的部位加强的上端加强筋60A。另外,在齿轮箱盖60上立起设置有沿着圆周方向隔开间隔的三个凸台部60B。通过将未图示的螺栓拧入三个凸台部60B,可将促动器10固定于车辆的被固定部等。
经由螺栓74(参照图2)将以上说明的齿轮箱盖60固定于齿轮箱本体58,从而在齿轮箱盖60与齿轮箱本体58之间形成了用于收容构成减速机构18的旋转轴侧齿轮38、中间齿轮结构体46及输出轴侧齿轮40的齿轮收容室56。在旋转轴侧齿轮38、中间齿轮结构体46及输出轴侧齿轮40收容于齿轮收容室56的状态下,第一中间齿轮42的输出轴16侧的一端(第一中间齿轮42的齿尖42A)相对于输出轴侧齿轮40的电机侧的一端(输出轴侧齿轮40的齿尖40A)而配置于输出轴16侧。
另外,如图8A所示,在本实施方式中,设置有电路基板80,上述电路基板80安装有传感器磁铁76及霍尔元件78,上述传感器磁铁76为用于检测输出轴16的转速及旋转角度的被检测部,上述霍尔元件78为用于检测传感器磁铁76的磁性的检测部。
如图8B所示,传感器磁铁76经由传感器磁铁支承部件90固定于一个中间齿轮结构体46的轴部48的长度方向另一侧的端部(第二轴承固定部48B侧的端部)。传感器磁铁支承部件90具备圆柱状的压入部90A,上述压入部90A压入于在轴部48的长度方向另一侧的端部形成的压入孔48D。另外,传感器磁铁支承部件90具备圆板部90B及爪部90C,上述圆板部90B设置于压入部90A的一端,形成为以上述压入部90A的轴向为轴向的圆板状,上述爪部90C形成于圆板部90B的外周部。传感器磁铁76借助于爪部90C及圆板部90B而保持,从而使传感器磁铁76固定于传感器磁铁支承部件90。另外,在传感器磁铁76固定于传感器磁铁支承部件90的状态下,传感器磁铁支承部件90的压入部90A压入于在轴部48的长度方向另一侧的端部形成的压入孔48D。由此,传感器磁铁76固定于轴部48,可使传感器磁铁76与轴部48一同以一体方式旋转。
另外,电路基板80在配置于齿轮箱54的外侧(齿轮收容室56的外侧)的状态下经由未图示的电路基板支承部件而固定于齿轮箱本体58。另外,在齿轮箱本体58上安装有未图示的电路基板盖部件,由此,使电路基板80配置于在齿轮箱本体58和电路基板盖部件之间形成的密闭空间内。另外,在电路基板80固定于齿轮箱本体58的状态下,安装于电路基板80的霍尔元件78配置于中间齿轮结构体46的轴部48的轴向另一侧,并与传感器磁铁76具有规定的间隙。
(本实施方式的作用及效果)
其次,对本实施方式的作用及效果进行说明。
如图1至图3所示,根据本实施方式的促动器10,若电机12的旋转轴14旋转,则旋转轴侧齿轮38与旋转轴14一同旋转。另外,若旋转轴侧齿轮38旋转,则与上述旋转轴侧齿轮38相啮合的第一中间齿轮42与第二中间齿轮44一同旋转。即,中间齿轮结构体46旋转。进而,若中间齿轮结构体46旋转,则与上述中间齿轮结构体46的第二中间齿轮44相啮合的输出轴侧齿轮40旋转。由此,输出轴16旋转。
但是,在中间齿轮结构体46被单侧支承的结构中,为了抑制促动器10在工作时中间齿轮结构体46的芯错开,考虑需要增加用于支承中间齿轮结构体46的部分的厚度,或者,使中间齿轮结构体46的直径变粗等来提高刚性。
然而,在本实施方式中,图7A所示,中间齿轮结构体46的第一中间齿轮42侧的端部及第二中间齿轮44侧的端部分别被第一轴承50及第二轴承52支承。即,中间齿轮结构体被第一轴承50及第二轴承52双侧支承。因此,与中间齿轮结构体46被单侧支承的结构相比,可抑制支承中间齿轮结构体46的部分的大型化,或者,抑制中间齿轮结构体46在径向上变粗。由此,在本实施方式中,可抑制促动器10的体积大型化。
另外,在本实施方式中,通过使用于支承中间齿轮结构体46中生成的推力的第二轴承52的直径大于第一轴承50的直径,可提高促动器10的耐久性。
进而,在本实施方式中,设定旋转轴侧齿轮38、第一中间齿轮42、第二中间齿轮44及输出轴侧齿轮40的规定的关于轴的角度,使得中间齿轮结构体46生成的推力F2的方向与推力F1的方向相反,从而可减小从中间齿轮结构体向第二轴承52输入的推力(推力F1和推力F2的合力)。由此,在本实施方式中,可提高促动器10的耐久性。
另外,在本实施方式中,如图6A所示,在旋转轴侧齿轮38、中间齿轮结构体46及输出轴侧齿轮40收容于齿轮收容室56的状态下,第一中间齿轮42的输出轴16侧的一端(第一中间齿轮42的齿尖42A)相对于输出轴侧齿轮40的电机侧的一端(输出轴侧齿轮40的齿尖40A)而配置于输出轴16侧。通过以如上方式配置第一中间齿轮42和输出轴侧齿轮40,可抑制电机12与输出轴侧齿轮40之间的间隙变大。由此,在本实施方式中,可抑制促动器10的尺寸在轴向上增加。
进而,在本实施方式中,如图3所示,定子20的在轴向上的尺寸H小于上述定子20的在径向上的尺寸D。通过以如上方式设定电机12的定子20的尺寸,可抑制促动器10的尺寸在轴向上的增加。
另外,在本实施方式中,如图4至图8A所示,通过将一对中间齿轮结构体46设定于旋转轴侧齿轮38和输出轴侧齿轮40之间,可将旋转轴侧齿轮38的驱动力向一对中间齿轮结构体46分散,而向输出轴侧齿轮40传递。由此,在本实施方式中,可使减速机构18的转矩的传递容量变大。
进而,在本实施方式中,如图8A所示,用于检测输出轴16的转速及旋转角度的传感器磁铁76设置于中间齿轮结构体46的端部。由此,与将上述传感器磁铁76设置于输出轴16的轴向另一侧的端部(圆板部16A)的情况相比,可抑制促动器10的尺寸在轴向上的增加。此外,输出轴16的转速及旋转角度可通过将中间齿轮结构体46的转速及旋转角度乘以第二中间齿轮44与输出轴侧齿轮40的比来计算。另外,通过上述计算来计算出输出轴16的转速及旋转角度,从而可使输出轴16的转速及旋转角度的检测精度(分辨率)提高。
另外,在本实施方式中,传感器磁铁76在相对于第二轴承52而配置在与第一轴承50相反的一侧的状态下,经由传感器磁铁支承部件90安装于中间齿轮结构体46的第二中间齿轮44侧的端部。由此,可在将第一轴承50及第二轴承52安装于中间齿轮结构体46的状态下,将传感器磁铁76安装于中间齿轮结构体46。由此,可成为不受第二轴承52的内径约束的传感器磁铁76的形状。即,在本实施方式中,可具有传感器磁铁76的设计自由度(尤其是大小)。
进而,在本实施方式中,采用在齿轮收容室56内未设置用于配置电路基板80及安装于上述电路基板80的霍尔元件78的空间的结构,可抑制齿轮收容室56的大容量化,进而,可抑制促动器10的尺寸在轴向上的增加。
另外,在本实施方式中,中间齿轮结构体46的旋转轴方向与输出轴16的旋转轴方向正交。通过上述配置,可实现促动器10在轴向上的小型化。
此外,在本实施方式中,对设置安装有传感器磁铁76及霍尔元件78的电路基板80的例子进行了说明,其中,上述传感器磁铁76用于检测输出轴16的转速及旋转角度,上述霍尔元件78用于检测传感器磁铁76的磁性,但本发明不限定于此。例如,在不需要控制输出轴16的转速及旋转角度的促动器中,还可采用未设置安装有传感器磁铁76及霍尔元件78的电路基板80的结构。
另外,在本实施方式中,对将一对中间齿轮结构体46设置于旋转轴侧齿轮38和输出轴侧齿轮40之间的例子进行了说明,但本发明不限定于此。例如,也可将单一的中间齿轮结构体46设置于旋转轴侧齿轮38与输出轴侧齿轮40之间。像这样,中间齿轮结构体46的数量可考虑减速机构18的转矩的传递容量等来适当设定。
进而,在本实施方式中,对利用定子20的在轴向上的尺寸H小于上述定子20的在径向上的尺寸D的电机12来构成促动器10的例子进行了说明,但本发明不限定于此。例如,也可利用定子的在轴向上的尺寸大于上述定子的在径向上的尺寸的电机来构成促动器。另外,也可利用外转子型的无刷电机或有刷直流电机等来构成促动器。
另外,在本实施方式中,对设定旋转轴侧齿轮38、第一中间齿轮42、第二中间齿轮44及输出轴侧齿轮40的规定的关于轴的角度来使中间齿轮结构体46生成的推力F2的方向与推力F1的方向相反的例子进行了说明,但本发明不限定于此。中间齿轮结构体46中生成的推力F2的方向及推力F1的方向可考虑构成减速机构18的各齿轮的加工成本等来适当设定。
进而,在本实施方式中,对第二轴承52的直径大于第一轴承50的直径的例子进行了说明,但本发明不限定于此。第一轴承50及第二轴承52的直径可考虑上述第一轴承50及第二轴承52所要求的寿命等来适当设定。
另外,在本实施方式中,对在旋转轴侧齿轮38、中间齿轮结构体46及输出轴侧齿轮40收容于齿轮收容室56的状态下,第一中间齿轮42的输出轴16侧的一端(第一中间齿轮42的齿尖42A)相对于输出轴侧齿轮40的电机侧的一端(输出轴侧齿轮40的齿尖40A),配置于输出轴16侧的例子进行了说明,但本发明不限定于此。有关是否以上述方式配置第一中间齿轮42和输出轴侧齿轮40,可考虑减速机构18的减速比等来适当设定。
进而,在本实施方式中,对中间齿轮结构体46的旋转轴方向与输出轴16的旋转轴方向正交的例子进行了说明,但本发明不限定于此。例如,可使中间齿轮结构体46相对于与输出轴16的轴向正交的方向倾斜,来使第二中间齿轮44配置于比第一中间齿轮42更靠轴向另一侧的位置。
另外,在本实施方式中,对将第二轴承52的凸缘部52B配置(夹入)于第二轴承支承孔58D的边缘部58E与第二轴承按压部件62之间,来限制固定有第一轴承50及第二轴承52的中间齿轮结构体46相对于齿轮箱本体58移动的例子进行了说明,但本发明不限定于此。即,在第二轴承52及中间齿轮结构体46中的至少一个可设有限制部,上述限制部用于限制中间齿轮结构体46相对于齿轮箱本体58移动。
(上述实施方式的变形例)
下面,利用图9来对上述实施方式的变形例的促动器82进行说明。此外,对于具有与上述实施方式相同功能的部件及部分,标注与上述实施方式相同的附图标记,并省略其说明。
如图9所示,本变形例的促动器82具备电路基板80,上述电路基板80包括:电机驱动控制部84,用于控制电机12的旋转;以及输出轴角检测部86,用于检测输出轴16的转速及旋转角度。另外,在电机驱动控制部84的齿轮箱本体58侧的一面安装(组装)有作为电路基板安装部件的电容器88。在轴向上观察,安装于电机驱动控制部84的电容器88与输出轴侧齿轮40重叠。另外,在本实施方式中,上述实施方式的齿轮收容室56的一部分被缩窄,据此使电容器88配置于齿轮收容室56的外侧中一个中间齿轮结构体46的侧方一侧(一个中间齿轮结构体46的径向外侧)。
在以上说明的本变形例中,通过将安装于电路基板80的电容器88和输出轴侧齿轮40配置成在轴向观察时相重叠,可抑制电容器88相对于电路基板80向促动器10的径向外侧突出。由此,可抑制促动器10在径向上大型化。
此外,在本变形例中,对将安装于电路基板80的电容器88和输出轴侧齿轮40配置成在轴向观察时相重叠的例子进行了说明,但本发明不限定于此。例如,还可将安装于电路基板80的散热器或晶体管等和输出轴侧齿轮40配置成在轴向观察时相重叠,来抑制促动器10在径向上的大型化。
以上,对本发明的一个实施方式进行了说明,但本发明不限定于上述说明,在不脱离其主旨的范围内,还可实施除了上述说明之外的各种变形,这是理所当然的。
Claims (13)
1.一种促动器,包括:
电机,具有旋转轴;
输出轴,与上述旋转轴配置于同一轴线上;
旋转轴侧齿轮,设置为能够与上述旋转轴一体地旋转;
输出轴侧齿轮,设置为能够与上述输出轴一体地旋转;
中间齿轮结构体,设置于上述旋转轴侧齿轮与上述输出轴侧齿轮之间,并与上述旋转轴侧齿轮及上述输出轴侧齿轮相啮合,上述中间齿轮结构体包括第一中间齿轮及第二中间齿轮,上述第二中间齿轮配置于比上述第一中间齿轮更靠上述电机的径向外侧的位置,并能够与上述第一中间齿轮一体地旋转;
第一轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第一中间齿轮侧的端部;以及
第二轴承,用于支承上述中间齿轮结构体的上述第二中间齿轮侧的端部。
2.根据权利要求1所述的促动器,其中,上述第二轴承的外径大于上述第一轴承的外径。
3.根据权利要求1所述的促动器,其中,
上述旋转轴侧齿轮、上述输出轴侧齿轮及上述中间齿轮结构体收容于齿轮箱内,
在上述齿轮箱、上述第二轴承及上述中间齿轮结构体中的至少任一个上设置有限制部,上述限制部用于对在上述齿轮箱内上述中间齿轮结构体向上述第一中间齿轮侧的移动进行限制。
4.根据权利要求3所述的促动器,其中,上述限制部设置于上述第二轴承一侧。
5.根据权利要求4所述的促动器,其中,
上述限制部设置于上述第二轴承,
上述限制部配置于上述齿轮箱与安装在该齿轮箱上的按压部件之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的促动器,其中,在沿上述旋转轴及上述输出轴的轴向切开的截面观察,上述第一中间齿轮的上述输出轴侧的一端相对于上述输出轴侧齿轮的上述电机侧的一端配置于更靠上述输出轴一侧的位置。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的促动器,其中,设定上述旋转轴侧齿轮、上述第一中间齿轮、上述第二中间齿轮及上述输出轴侧齿轮的角度,使得由上述旋转轴侧齿轮和上述第一中间齿轮相啮合而生成的推力的方向与由上述第二中间齿轮和上述输出轴侧齿轮相啮合而生成的推力的方向相反。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的促动器,其中,
上述电机包括定子及转子,上述转子配置于上述定子的径向内侧,
上述定子的在上述旋转轴的轴向上的尺寸小于上述定子的在上述电机的径向上的尺寸。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的促动器,其中,上述中间齿轮结构体的旋转轴方向与上述旋转轴的旋转轴方向正交。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的促动器,其中,还包括被检测部,上述被检测部设置于上述中间齿轮结构体的端部,用于检测上述中间齿轮结构体的转速。
11.根据权利要求10所述的促动器,其中,在齿轮收容室的外侧配置有用于检测上述被检测部的检测部。
12.根据权利要求11所述的促动器,其中,上述被检测部在相对于上述第二轴承配置于与上述第一轴承相反的一侧的位置的状态下,安装于上述中间齿轮结构体的上述第二中间齿轮侧的端部。
13.根据权利要求11或12所述的促动器,其中,
在上述中间齿轮结构体的轴向一侧设置有安装有上述检测部的电路基板,
安装于上述电路基板上的电路基板安装部件和上述输出轴侧齿轮配置成在上述输出轴的轴向上观察时相重叠。
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