CN106662233B - 齿轮和设置有齿轮的电致动器 - Google Patents

齿轮和设置有齿轮的电致动器 Download PDF

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Abstract

本发明使得可以提供一种齿轮和一种设置有该齿轮的电致动器，在该齿轮中，防止烧结齿轮制造步骤期间齿碎裂，防止烧结期间发生卷曲，并且提高了质量。一种减速机构(6)包括：中间齿轮(4)，其与固定到电机轴(3a)的输入齿轮(3)接合；以及输出齿轮(5)，其与所述中间齿轮(4)接合，所述输出齿轮(5)固定到滚珠丝杠机构(8)的螺母(18)。支撑轴承(20)的内圈(23)的端面和输出齿轮(5)的凸台部分(32)的侧表面布置为紧密接触。输出齿轮(5)由烧结合金形成，并且围绕外周缘设置有包括直齿的齿部分(5a)以及在径向中心部分中设置有圆形孔(5b)。齿部分(5a)、靠近齿部分(5a)的外径部分(31)和靠近圆形孔(5b)的凸台部分(32)比其他部分薄。以规则间隔周向地设置多个减轻孔(33)，外径部分(31)和凸台部分(32)被设置成壁厚度基本上相同，并且外径部分(31)和凸台部分(32)的侧表面被设置为在轴向方向上基本共面。

Description

齿轮和设置有齿轮的电致动器
技术领域
本发明涉及质量改进的烧结齿轮和电致动器，该电致动器具有设置有烧结齿轮的减速机构和滚珠丝杠机构，该电致动器适合用在一般行业中的电机和汽车的驱动部分等中；更特别地，本发明涉及借助滚珠丝杠机构将来自电动机的旋转运动转换成传动轴的线性运动的电致动器。
背景技术
诸如梯形螺纹涡轮蜗杆机构或齿条齿轮机构的常用齿轮机构在各种类型的传动部分中线性电致动器中用作将电动机的旋转运动转换成轴向线性运动的机构。这些运动转换机构涉及滑动接触部分，因此功率损失增加，同时电动机的大小和功耗也增加。因此，已经广泛使用滚珠丝杠机构作为更有效的致动器。
已经得知例如图7中示出的结构作为使用滚珠丝杠机构的电致动器。电致动器51包括：外壳52，其包括第一外壳52a和第二外壳52b；电动机53，其安装在外壳52上；减速机构57，其用于将电动机53的旋转动力经由电机轴53a传输到滚珠丝杠机构58，滚珠丝杠机构58被构成为将电动机53的旋转运动经由减速机构57转换成传动轴59的轴向线性运动。滚珠丝杠机构58包括：螺母61，该螺母在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽61a并且借助安装在外壳52上的支撑轴承66支撑为能旋转，但不能轴向移动；以及丝杠轴60，其与传动轴59轴向一体形成，该丝杠轴在其外周缘上形成有与螺母61的螺旋形丝杠凹槽61a对应的螺旋形丝杠凹槽60a并且经由多个滚珠62插入螺母61中，被支撑为不能旋转但能轴向移动。
电动机53安装在第一外壳52a上，并且在第一外壳52a和第二外壳52b中分别形成有用于容纳丝杠轴60的孔63a和盲孔63b。减速机构57包括固定在电机轴53a上的输入齿轮54、中间齿轮55和固定在螺母61上并且与中间齿轮55配合的输出齿轮56。
齿轮轴64被支撑在第一外壳52a和第二外壳52b上，并且在齿轮轴64和中间齿轮55之间或者在第一外壳52a和第二外壳52b与齿轮轴64之间的空间中的任一者或两者中插入合成树脂制成的衬套65，因此中间齿轮55可以被支撑为能相对于外壳52旋转。因此，可以提供电致动器51，电致动器51可以中断或减少由中间齿轮55和齿轮轴64之间的活动空间以及齿轮轴64本身的活动空间所造成的振动的传输(参见例如以下的专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP 2013-148108 A
发明内容
本发明要解决的问题
在现有技术的电致动器51中，电动机53的旋转动力经由减速机构57传输到滚珠丝杠机构58的螺母61，减速机构57包括输入齿轮54、中间齿轮55和输出齿轮56。螺母61被包括深凹槽滚珠轴承的一对支撑轴承66旋转支撑。输出齿轮56布置在两个支撑轴承66之间并且借助与支撑轴承66中的一个的内圈67接触的键固定在螺母61上。
轴承66的内圈67固定在螺母61的外周缘上，因此连同螺母61一起旋转。另一方面，轴承66的外圈68不可旋转，因为它们被固定地装配在外壳52中。因此，由于如果输出齿轮56的侧表面接触轴承66的外圈68的端面，则将有损输出齿轮56的顺畅旋转，因此输出齿轮56被形成为，使得其轴向厚度小于与轴承66的内圈67接触的其凸台56a，以防止输出齿轮56接触轴承66的外圈68。
出于此原因，输出齿轮56被形成为，使得除了其凸台56a外，其轴向厚度小，如图8的(b)中所示。在具有此构造的输出齿轮56中，当在输出齿轮56的制造步骤期间输出齿轮56被放置在支撑表面69上时，只有凸台56a与支撑表面69接触而齿顶部分56b没有与支撑表面69接触。因此，恐怕将在齿顶部分56b中造成弯曲(如图9中的箭头所示)，这样将有损输出齿轮56的制造精度。
尤其是，在齿轮(诸如，现有技术的电致动器51中使用的输出齿轮56)由烧结合金制成的情况下，由于在输出齿轮56的制造过程中完成烧结处理之后直至已经得到所期望强度的时间之前粉末的结合程度不足，导致输出齿轮56的构造将因其本身重量而变形。另外，烧结的输出齿轮56的齿的拐角往往会受损，因此问题在于：由于在制造步骤中就在将输出齿轮56压缩之后转移处于平放状态的输出齿轮56期间的振动而导致齿顶部分56b与支撑台的支撑表面69的干涉，将造成齿受损。
因此，本发明的目的是提供具有改进质量的烧结齿轮和设置有此烧结齿轮的电致动器，该烧结齿轮可以防止齿受损和变形(诸如，在烧结齿轮的制造步骤期间的齿弯曲)。
解决问题的手段
为了实现本发明的目的，根据权利要求1的本发明，提供了一种由烧结合金形成的齿轮，该齿轮包括：直齿，所述直齿形成在所述齿轮的周缘上；中心孔，该中心孔位于所述齿轮的中心；凸台，该凸台围绕所述中心孔形成；以及外围部分，该外围部分形成在所述直齿的径向内侧，所述凸台和所述外围部分之间的区域的厚度比所述凸台的厚度薄，其特征在于，所述外围部分形成在所述齿轮的至少一侧并且具有大的轴向厚度。
根据权利要求1的本发明的齿轮，由于该齿轮包括：直齿，其形成在所述齿轮的周缘上；中心孔，其位于所述齿轮的中心；凸台，其围绕所述中心孔形成；以及外围部分，其形成在所述直齿的径向内侧，所述凸台和所述外围部分之间的区域的厚度比所述凸台的厚度薄，并且其特征在于，所述外围部分形成在所述齿轮的至少一侧并且具有大轴向的厚度，因此可以容易地形成具有所期望精确构造和尺寸的齿轮，尽管它具有需要高制造精度的复杂构造，并且还可以防止由于齿轮运动或传递期间齿顶与支撑台表面的干涉以及由于齿轮本身重量所造成的变形而导致齿轮齿受损，即使粉末的结合程度不足。另外，由于当在制造步骤期间将齿轮平放在支撑台上时不仅凸台而且靠近齿顶的外围部分与支撑台接触，所以可以防止原本会造成的齿轮精度下降，因此还可以提供具有改进质量的齿轮。
优选地，如权利要求2限定的，所述外围部分的轴向厚度和所述齿轮的所述凸台的轴向厚度基本上相同，并且所述齿轮的至少一侧的所述外围部分和所述凸台的侧面彼此基本上轴向齐平。
优选地，如权利要求3限定的，所述齿轮的所述直齿和所述外围部分之间的间隙量被限制在0.1～0.5mm的范围内。这样使得可以保护齿轮的齿顶并且将由于烧结中的压缩距离变化而导致的齿轮的各部分的密度变化抑制到最小。
优选地，如权利要求4限定的，从所述外围部分到齿顶的阶梯状部分的宽度被设置成所述直齿的齿全高的1～2倍。这样可以防止由于外围部分变形而导致齿顶部分弯曲，即使齿轮平放在支撑台上。
优选地，如权利要求5限定的，沿着所述外围部分和所述凸台之间的圆形，等距离地形成有多个减轻孔。这样使得能够在减小齿轮重量的情况下保持强度和刚度。
根据本发明的权利要求6，提供了一种电致动器，该电致动器包括：外壳；电动机，该电动机安装在所述外壳上；减速机构，该减速机构用于将所述电动机的旋转力传输到滚珠丝杠机构；以及所述滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构能够将所述电动机的旋转运动转换成传动轴的轴向线性运动，并且该滚珠丝杠机构包括螺母和丝杠轴，所述螺母在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽，形成所述减速机构的一部分的输出齿轮固定在所述螺母的外周缘上，所述输出齿轮被安装在所述外壳上的一对支撑轴承支撑为能相对于所述外壳旋转但不能轴向移动，并且所述丝杠轴在外周缘上形成有与所述螺母的螺旋性丝杠凹槽对应的螺旋形丝杠凹槽，所述丝杠轴适于经由大量滚珠插入所述螺母中，并且所述丝杠轴被支撑为不能相对于所述外壳旋转但能轴向移动，其特征在于：所述一对支撑轴承中的一个支撑轴承的内圈的端面和所述凸台的侧表面彼此紧密接触；并且，所述输出齿轮由根据权利要求1至5中的任一项限定的齿轮构成。
根据权利要求6的本发明的电致动器，由于该电致动器包括：外壳；电动机，其安装在所述外壳上；减速机构，其用于将所述电动机的旋转力传输到滚珠丝杠机构；以及所述滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构能够将所述电动机的旋转运动转换成传动轴的轴向线性运动，并且该滚珠丝杠机构包括螺母和丝杠轴，所述螺母在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽，形成所述减速机构的一部分的输出齿轮固定在所述螺母的外周缘上，所述输出齿轮被安装在所述外壳上的一对支撑轴承支撑为能相对于所述外壳旋转但不能轴向移动，并且所述丝杠轴在外周缘上形成有与所述螺母的螺旋形丝杠凹槽对应的螺旋形丝杠凹槽，所述丝杠轴适于经由大量滚珠插入所述螺母中，并且所述丝杠轴被支撑为不能相对于所述外壳旋转但能轴向移动，并且其特征在于：所述一对支撑轴承中的一个支撑轴承的内圈的端面和所述凸台的侧表面彼此紧密接触；并且所述输出齿轮由根据权利要求1至5中的任一项限定的齿轮构成，因此可以提供具有改进质量的电致动器，该电致动器可以实现输出齿轮的顺畅旋转，并且防止原本会在制造烧结齿轮期间造成的齿轮齿受损和齿轮弯曲。
本发明的效果
根据本发明的齿轮，由于该齿轮包括：直齿，其形成在所述齿轮的周缘上；中心孔，其位于所述齿轮的中心；凸台，其围绕所述中心孔形成；以及外围部分，其形成在所述直齿的径向内侧，所述凸台和所述外围部分之间的区域的厚度比所述凸台的厚度薄，并且其特征在于，所述外围部分形成在所述齿轮的至少一侧并且具有大轴向的厚度，因此可以容易地形成具有所期望精确构造和尺寸的齿轮，尽管它具有需要高制造精度的复杂构造，并且还可以防止由于齿轮运动或传递期间齿顶与支撑台表面的干涉以及由于齿轮本身重量所造成的变形而导致齿轮齿受损，即使粉末的结合程度不足。另外，由于当在制造步骤期间将齿轮平放在支撑台上时不仅凸台而且靠近齿顶的外围部分与支撑台接触，所以可以防止原本会造成的齿轮精度下降，因此还可以提供具有改进质量的齿轮。
根据本发明的电致动器，由于该电致动器包括：外壳；电动机，其安装在所述外壳上；减速机构，其用于将所述电动机的旋转力传输到滚珠丝杠机构；以及所述滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构能够将所述电动机的旋转运动转换成传动轴的轴向线性运动，并且该滚珠丝杠机构包括螺母和丝杠轴，所述螺母在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽，形成所述减速机构的一部分的输出齿轮固定在所述螺母的外周缘上，所述输出齿轮被安装在所述外壳上的一对支撑轴承支撑为能相对于外壳旋转但不能轴向移动，并且所述丝杠轴在外周缘上形成有与所述螺母的螺旋形丝杠凹槽对应的螺旋形丝杠凹槽，所述丝杠轴适于经由大量滚珠插入所述螺母中，并且所述丝杠轴被支撑为不能相对于所述外壳旋转但能轴向移动，并且其特征在于：所述一对支撑轴承中的一个支撑轴承的内圈的端面和所述凸台的侧表面彼此紧密接触；并且所述输出齿轮由根据权利要求1至5中的任一项限定的齿轮构成，因此可以提供具有改进质量的电致动器，该电致动器可以实现输出齿轮的顺畅旋转，并且防止原本会在制造烧结齿轮期间造成的齿轮齿受损和齿轮弯曲。
附图说明
图1是示出本发明的线性电致动器的一个优选实施方式的纵剖图；
图2是示出图1的滚珠丝杠机构的放大纵剖图；
图3是示出本发明的输出齿轮的立体图；
图4是示出图1的输出齿轮和支撑轴承之间的接触部分的部分放大视图；
图5的(a)是示出图1的输出齿轮平放在支撑台上的状态的说明视图；
图5的(b)是示出图5的(a)的输出齿轮的齿顶的部分放大视图；
图6是示出图5的齿顶的尺寸关系的说明视图；
图7是示出现有技术的线性电致动器的纵剖图；
图8的(a)是示出图7的输出齿轮的平面图；
图8的(b)是示出图8的(a)的输出齿轮的正视图；以及
图9是示出图7的输出齿轮平放在支撑台上的状态的说明视图。
具体实施方式
用于实施本发明的一种方式是一种电致动器，该电致动器包括：外壳；电动机，该电动机安装在所述外壳上；减速机构，该减速机构用于将所述电动机的旋转力传输到滚珠丝杠机构；以及所述滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构能够将电动机的旋转运动转换成传动轴的轴向线性运动，并且该滚珠丝杠机构包括螺母和丝杠轴，所述螺母在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽，形成所述减速机构的一部分的输出齿轮固定在所述螺母的外周缘上，所述输出齿轮被安装在所述外壳上的一对支撑轴承支撑为能相对于所述外壳旋转但不能轴向移动，所述丝杠轴在外周缘上形成有与所述螺母的螺旋形丝杠凹槽对应的螺旋形丝杠凹槽，所述丝杠轴适于经由大量滚珠插入所述螺母中，并且所述丝杠轴被支撑为不能相对于所述外壳旋转但能轴向移动，其特征在于：所述减速机构包括与固定在所述电动机的电机轴上的输入齿轮配合的中间齿轮和一体地固定在形成所述滚珠丝杠机构的一部分的所述螺母上的输出齿轮；所述一对支撑轴承中的一个支撑轴承的内圈的端面和所述凸台的侧表面彼此紧密接触；并且所述输出齿轮由烧结合金形成，并且包括形成在所述输出齿轮的周缘上的直齿、位于所述输出齿轮的中心的中心孔、围绕所述中心孔形成的凸台以及形成在所述直齿的径向内侧的外围部分；所述凸台和所述外围部分之间的区域的厚度比所述输出齿轮的其他部分的厚度薄；沿着所述外围部分和所述凸台之间的圆形，等距地形成多个减轻孔；所述外围部分的轴向厚度和所述齿轮的所述凸台的轴向厚度基本上相同，并且所述齿轮的至少一侧的所述外围部分和所述凸台的侧面彼此轴向齐平。
实施方式
下文中，将参照附图描述本发明的一个优选实施方式。
图1是示出本发明的线性电致动器的一个优选实施方式的纵剖图，图2是示出图1的滚珠丝杠机构的放大纵剖图，图3是示出本发明的输出齿轮的立体图，图4是示出图1的输出齿轮和支撑轴承之间的接触部分的部分放大视图，图5的(a)是示出图1的输出齿轮平放在支撑台上的状态的说明视图，图5的(b)是示出图5(a)的输出齿轮的齿顶的部分放大视图，图6是示出图5的齿顶的尺寸关系的说明视图。
如图1所示，电致动器1包括：柱状外壳2；电动机M，其安装在外壳2上；减速机构6，其包括与安装在电动机M的电机轴3a上的输入齿轮3配合的中间齿轮4和与中间齿轮4配合的输出齿轮5；以及滚珠丝杠机构8，其用于将电动机M的旋转运动经由减速机构6转换成传动轴7的轴向线性运动。
通过压铸，用诸如A 6063TE、ADC 12等铝合金形成外壳2，并且外壳2包括第一外壳2a和邻接并且栓接到第一外壳2a的端面的第二外壳2b。电动机M安装在第一外壳2a上。第一外壳2a和第二外壳2b分别形成有用于容纳与传动轴7同轴一体形成的丝杠轴10的通孔11和盲孔12。
输入齿轮3被压配合到电动机M的电机轴3a的端部上从而未相对旋转，并且被滚动轴承13旋转支撑，滚动轴承13包括安装在第二外壳2b上的深凹槽滚珠轴承。与中间直齿轮4配合的输出齿轮5借助键14一体地固定在螺母18上，螺母18形成滚珠丝杠机构8的一部分。
传动轴7与丝杠轴10一体形成，丝杠轴10形成滚珠丝杠机构8的一部分，并且导向销15、15安装在传动轴7的一端(图1中的右侧端部)上。套筒17被装配在第二外壳2b的盲孔12中。在套筒17的内周缘上，通过磨削而形成轴向延伸的凹进凹槽17a、17a。凹进凹槽17a、17a在周缘方向上对向布置，并且导向销15、15接合它们，以将丝杠轴10支撑为能轴向移动但不能旋转。可以通过安装在第二外壳2b的盲孔12的开口上的止动环9来防止套筒17掉落。
通过用于将塑性制备的金属粉末成型的注塑成型机，用烧结合金形成套筒17。在该注塑成型中，首先，通过混合捏合机将金属粉末和包括塑料和蜡的粘结剂进行混合并且进行捏合，以用混合捏合材料形成小球。小球被供给到注塑成型机的料斗，然后在受热熔融状态下被推入模具中，最后通过所谓的MIM(金属注塑成型)方法将其形成为套筒。MIM方法可以容易地将烧结的合金材料成型为具有所期望的准确构造和尺寸的制品，尽管制品需要高制造技术并且具有难以形成的构造。
另一方面，导向销15由诸如SUJ 2的高碳铬轴承钢或诸如SCr 435的渗碳轴承钢形成，并且它们的表面形成有具有超过0.80重量％的碳含量和超过58HRC的硬度的碳氮共渗层。在这种情况下，可以采用在滚针轴承中使用的滚针作为导向销15。这样使得可以使导向销15具有HRC 58或更大的硬度并且其抗磨损性质、可得性和制造成本优异。
如在图2的放大视图中所示，滚珠丝杠机构8包括丝杠轴10和经由滚珠19插在丝杠轴10上。丝杠轴10在其外周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽10a并且被支撑为能轴向移动但不能旋转。另一方面，螺母18在其内周缘上形成有与丝杠轴10的丝杠凹槽10a对应的丝杠凹槽18a，并且多个滚珠19可滚动地容纳在丝杠凹槽10a、18a之间。螺母18被两个支撑轴承20、20支撑为能相对于外壳2a、2b旋转但不能轴向移动。标号21指代用于实现滚珠19的通过螺母18的丝杠凹槽18a的环形循环通道的桥构件。
各丝杠凹槽10a、18a的截面构造可以要么是圆弧要么是哥特式弧构造。然而，在该实施方式中采用的是哥特式弧构造，因为它可与滚珠19具有大接触角并且设置小的轴向间隙。这样使得能够具有对抗轴向负载的大刚度，因而抑制振动的生成。
螺母18由诸如SCM 415或SCM 420的表面硬化钢形成，并且其表面通过真空渗碳硬化被硬化至HRC 55～62。这样使得能够省去在热处理之后进行的处理(诸如，用于除氧化皮的抛光)，从而降低制造成本。另一方面，丝杠轴10由诸如S55C的中碳钢或诸如SCM 415或SCM 420的表面硬化钢形成，并且其表面通过感应硬化或渗碳硬化被硬化至HRC 55～62。
形成减速机构6的一部分的输出齿轮5借助键14被牢固固定在螺母18的外周缘18b上，并且支撑轴承20、20在输出齿轮5的两侧借助预定干涉被压配合到螺母18上。更特别地，输出齿轮5通过键14被固定在螺母18上，键14被装配在由形成在螺母18的外周缘18b上的键槽14a和形成在输出齿轮5的内周缘上的键槽32a所形成的矩形空间中。这样使得能够防止支撑轴承20、20和输出齿轮5二者轴向移位，尽管将从传动轴7向它们施加强推力负荷。各支撑轴承20包括深凹槽滚珠轴承，在深凹槽滚珠轴承的两侧安装有罩板20a、20a，罩板20a、20a用于防止密封在轴承主体内的润滑脂漏到外部，并且防止磨损碎屑从外部进入轴承主体内。
在本实施方式中，由于支撑轴承20、20二者是通过具有相同规格的深凹槽滚珠轴承形成的，因此可以支撑从传动轴7施加的推力负荷和从输出齿轮5施加的径向负荷二者，并且还可以简化防止轴承组装错误的确认工作，进而提高组装的可操作性。在这种情况下，术语“相同规格”意指深凹槽滚珠轴承具有相同的内径、外径、宽度尺寸、滚动元件大小、滚动元件数量和内部间隙。
这对支撑轴承20、20中的一个借助衬垫22安装在第一外壳2a上，衬垫22包括环状弹性构件。衬垫22是由具有高强度和耐磨性的奥氏体不锈钢(JIS SUS 304等)或冷轧钢板(JIS SPCC等)冲压形成的波形衬垫，并且衬垫22的内径D大于支撑轴承20的内圈23的外径d。这样使得可以消除这对支撑轴承20、20的轴向活动空间，因此得到螺母18的顺畅旋转。另外，由于衬垫22只接触支撑轴承20的外圈24而没有接触旋转的内圈23，因此可以防止支撑轴承20的内圈23与外壳2a接触，即使螺母18被往往会引起的反向推力负荷朝外壳2a推动，并且因而防止螺母18因摩擦力增大而被锁定。
再如图1所示，形成减速机构6的一部分的中间齿轮4的齿轮轴25被装配在第一外壳2a和第二外壳2b中，并且中间齿轮4借助滚动轴承26被旋转支撑在齿轮轴25上。当将齿轮轴25的一端(例如，第一外壳2a侧端)压力配合到第一外壳2a中时，可以允许组装未对准，因此通过执行另一端(例如，第二外壳2b侧端)的间隙配合而得到顺畅旋转性能。滚动轴承26由所谓的壳型的滚针轴承形成，该滚针轴承包括外圈27和多个滚针29，外圈27由钢板冲压而形成并且被压配合到中间齿轮4的内周缘中，滚针29借助保持架28可滚动地容纳在外圈27中。这样使得能够采用容易得到的标准设计的轴承，因此降低了制造成本。
环形衬垫30、30被安装在中间齿轮4的两侧，以防止中间齿轮4与第一外壳2a和第二外壳2b直接接触。在该实施方式中，中间齿轮4的齿4a的齿宽形成得比齿轮轮坯的轴向宽度小。这样使得可以减小中间齿轮4和衬垫30、30之间的接触面积，进而减小了它们的摩擦阻力，并且得到顺畅旋转性能。衬垫30是由具有高强度和耐摩擦的奥氏体不锈钢板或冷轧钢板冲压形成的平坦衬垫。另选地，衬垫30可以由黄铜、烧结金属或诸如其中灌注了预定量的诸如GF(玻璃纤维)的纤维加固材料的PA(聚酰亚胺)66的热塑性合成树脂形成。
输出齿轮5由烧结合金形成，并且包括在其周缘上的直齿5a并且包括适于装配在螺母18的外周缘18b上的中心(圆形)孔5b。沿着靠近齿5a的外围部分31和靠近中心孔5b的凸台32之间的圆形，在中间部分34中等距地形成多个减轻孔33。与固定键14接合的所述键槽32a形成在凸台32的内周缘上。虽然例示了圆形减轻孔33，但各减轻孔33的形状不限于圆形，并且如果减轻孔33在保持输出齿轮5的强度和刚度的同时可以减小输出齿轮5的重量，则具有径向向外扩张的构造的任何其他形状(例如，卵形或三角形)可能是可行的。
用于烧结合金的金属粉末包括完全合金化的粉末Fe、Mo、Ni(其中合金化成分均匀分布在晶粒中的合金化熔融钢的原子化铁粉末)或部分合金化的粉末(其中部分合金化的粉末被粘附于纯铁粉末的合金化粉末)。合金化粉末的一个实施例是混合型合金化粉末(商品名JIP 21SX，日本JFE钢铁公司)，其中借助粘结剂将包括2重量％的Fe、1重量％的Ni以及Mo的预合金铜粉末粘附到精细的Ni粉末、Cu粉末和石墨粉末。由于与烧结主体的金属结构的马氏体比率随着在烧结之后的冷却速度(高于50℃/分)增大而增大，导致该混合型合金化粉末能够得到高机械强度(拉伸强度和硬度)，从而消除了烧结之后的热处理，因此提供了高精度的输出齿轮。优选地，添加0.5～1.5重量％的Mo以提高可硬化性，添加2～4重量％的Ni以提高烧结主体的韧性。类似于上述的套筒17，可以通过塑性制备金属粉末，利用MIM方法用烧结合金来形成输出齿轮5。
如图5的(a)中所示，靠近齿5a的外围部分31的轴向厚度和靠近齿轮5的中心孔5b的凸台32的轴向厚度基本上相同，齿轮5的外围部分31和凸台32的侧面彼此基本上轴向齐平，并且外围部分31和凸台32之间的中间部分34的轴向厚度被设置得较薄。在本说明书中，术语“基本上相同”和“基本上轴向齐平”只是意指设计的目标值，因此自然地应该允许因加工造成的误差。
具有此结构的输出齿轮5使得随螺母18一起旋转的支撑轴承20的内圈23的端面与输出齿轮5的凸台32的侧表面紧密接触，另一方面，使得固定侧的外圈24与凸台32的侧表面分开，如图4中所示。因此，可以确保输出齿轮5顺畅旋转。
另外，由于靠近齿5a的外围部分31的轴向厚度和靠近齿轮5的中心孔5b的凸台32的轴向厚度基本上相同并且齿轮5的外围部分31和凸台32的侧面彼此基本上轴向齐平，因此当在输出齿轮5的制造步骤中齿轮5平放在支撑台35上时，不仅凸台32而且外围部分31与支撑台的表面接触，如图5的(b)所示。因此，即使粉末的结合程度不足，也可以防止由于会因输出齿轮5在其本身重量作用下变形所造成的齿5a与支撑台表面的干涉而导致齿轮的齿5a受损以及因而齿的精度降低。
另外，在由这种类型的烧结合金形成的输出齿轮5中，存在的问题是，如图6所示，当齿5a的端面和外围部分31的侧表面之间的阶梯状部分36的间隙量δ被设置得太大时，由于烧结期间的压缩距离(压制距离)的变化，导致往往会产生齿轮5的各部分的密度变化。因此，根据本实施方式，齿轮5的齿5a和外围部分31之间的间隙量δ被限制在0.1～0.5mm的范围内，以保护齿5a的顶端并且抑制齿轮的各部分的密度变化。
此外，从外围部分31到齿顶的阶梯状部分36的宽度W被设置成齿5a的整个深度H的1～2倍(W＝1～2H)。这样使得即使齿轮5平放在支撑台上，也可以防止由于外围部分31变形而导致齿顶部分弯曲。
虽然在示例性实施方式中示出如下的输出齿轮5：靠近齿5a的外围部分31的轴向厚度和靠近齿轮5的中心孔5b的凸台32的轴向厚度基本上相同并且外围部分31和齿轮5的凸台32的两个侧面彼此基本上轴向齐平，但本发明不限于此实施方式，因此可以进行布置，使得齿轮5的至少一侧的外围部分31和凸台32的侧面彼此基本上轴向齐平，并且至少与内圈23的侧表面接触的凸台32被形成得较厚，以实现支撑轴承20的外圈24不与输出齿轮5的凸台32的侧面接触。
另外，靠近齿5a的外围部分31和靠近中心孔5b的凸台32的侧面不一定沿着其周缘都是平坦的，至少凸台32的侧面可以是不平坦表面，使得可以容易地形成润滑脂的油膜，以防止凸台32和支撑轴承20的内圈23之间的接触表面被磨损。
已经参照优选实施方式描述了本发明。显而易见，本领域的普通技术人员在阅读和理解了之前的详细描述后，会想到修改形式和改变形式。本发明应被理解为包括所有这些改变形式和修改形式，只要它们落入随附权利要求书或其等同物的范围内。
工业中的适用性
本发明的电致动器可用于常规工业使用、汽车的传动部分等的电动机，并且应用于设置有滚珠丝杠机构的致动器，该滚珠丝杠机构用于将来自电动机的旋转输入运动经由齿轮减速机构转换成传动轴的线性运动。
对参考标号的描述
1 线性电致动器
2 外壳
2a 第一外壳
2b 第二外壳
3 输入齿轮
3a 电机轴
4 中间齿轮
4a 齿
5 输出齿轮
5a 输出齿轮的齿
5b 中心孔
6 减速机构
7 传动轴
8 滚珠丝杠机构
9 止动环
10 丝杠轴
10a、18a 丝杠凹槽
11 通孔
12 盲孔
13、26 滚动轴承
14 键
14a、32a 键槽
15 接合销
17 套筒
17a 凹进凹槽
18 螺母
18b 螺母的外周缘
19 滚珠
20 支撑轴承
20a 罩板
21 桥构件
22、30 衬垫
23 支撑轴承的内圈
24 支撑轴承的外圈
25 中间齿轮的齿轮轴
27 滚动轴承的外圈
28 滚动轴承的保持架
29 滚动轴承的滚针
31 靠近齿的外围部分
32 靠近中心孔的凸台
33 减轻孔
34 中间部分
35 支撑台
36 阶梯状部分
51 电致动器
52 外壳
52a 第一外壳
52b 第二外壳
53 电动机
53a 电机轴
54 输入齿轮
55 中间齿轮
56 输出齿轮
56a 凸台
56b 齿顶部分
57 减速机构
58 滚珠丝杠机构
59 传动轴
60 丝杠轴
60a、61a 丝杠凹槽
61 螺母
61b 螺母的外周缘
62 滚珠
63a、63b 盲孔
64 齿轮轴
65 衬套
66 支撑轴承
67 内圈
68 外圈
69 支撑表面
D 衬垫的内径
d 支撑轴承的内圈的外径
H 齿的齿全高
M 电动机
W 阶梯状部分的宽度
δ 阶梯状部分的间隙量

Claims (6)

1.一种由烧结合金形成的齿轮(5)，该齿轮包括：
直齿(5a)，所述直齿形成在所述齿轮(5)的周缘上；
中心孔(5b)，该中心孔位于所述齿轮(5)的中心；以及
凸台(32)，该凸台围绕所述中心孔(5b)形成，其特征在于：
在所述直齿(5a)的径向内侧形成有外围部分(31)，所述凸台(32)和所述外围部分(31)之间的区域的厚度比所述凸台(32)的厚度薄；并且
所述外围部分(31)形成在所述齿轮(5)的至少一侧并且厚度比所述凸台(32)和所述外围部分(31)之间的区域的厚度厚，所述齿轮(5)的至少一侧的所述外围部分(31)和所述凸台(32)的侧面彼此基本上轴向齐平，
所述齿轮(5)的所述直齿(5a)和所述外围部分(31)之间的厚度的差(δ)被限制在0.1mm～0.5mm的范围内，由此，保护所述齿轮的齿顶并且将由于烧结中的压缩距离变化而导致的齿轮的各部分的密度变化抑制到最小。
2.根据权利要求1所述的齿轮(5)，其中，所述外围部分(31)的轴向厚度和所述齿轮(5)的所述凸台(32)的轴向厚度基本上相同。
3.根据权利要求1或2所述的齿轮(5)，其中，从所述外围部分(31)到齿顶的阶梯状部分(36)的宽度(W)被设置成所述直齿(5a)的齿全高(H)的1～2倍。
4.根据权利要求1或2所述的齿轮(5)，其中，沿着所述外围部分(31)和所述凸台(32)之间的环形区域，等距离地形成有多个减轻孔(33)。
5.一种电致动器，该电致动器包括：
外壳(2)；
电动机(M)，该电动机安装在所述外壳(2)上；
减速机构(6)，该减速机构用于将所述电动机(M)的旋转力传输到滚珠丝杠机构(8)；以及
所述滚珠丝杠机构(8)，该滚珠丝杠机构能够将所述电动机(M)的旋转运动转换成传动轴(7)的轴向线性运动，并且该滚珠丝杠机构包括螺母(18)和丝杠轴(10)，所述螺母(18)在其内周缘上形成有螺旋形丝杠凹槽(18a)，形成所述减速机构(6)的一部分的输出齿轮(5)固定在所述螺母的外周缘(18b)上，所述输出齿轮被安装在所述外壳(2)上的一对支撑轴承(20、20)支撑为能相对于所述外壳(2)旋转但不能轴向移动，所述丝杠轴(10)在外周缘上形成有与所述螺母(18)的螺旋形丝杠凹槽(18a)对应的螺旋形丝杠凹槽(10a)，所述丝杠轴适于经由大量滚珠(19)插入所述螺母(18)中，并且所述丝杠轴被支撑为不能相对于所述外壳(2)旋转但能轴向移动，其特征在于：
所述一对支撑轴承(20、20)中的一个支撑轴承(20)的内圈(23)的端面和所述凸台(32)的侧表面彼此紧密接触；并且
所述输出齿轮(5)由根据权利要求1至4中的任一项限定的齿轮构成。
6.根据权利要求5所述的电致动器，其中，所述丝杠轴(10)与所述传动轴(7)同轴地一体形成。
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