CN108884921B - 电动致动器 - Google Patents

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Abstract

电动致动器(1)具备电动机部(A)和将电动机部(A)的旋转运动转换为直线运动后输出的运动转换机构部(B)，运动转换机构部(B)具有：与电动机部(A)的转子(24)的旋转中心同轴地配置的丝杠轴(33)；以及能旋转地嵌合于丝杠轴的外周的螺母构件(32)，伴随螺母构件(32)的旋转，丝杠轴(33)沿轴向进行直线运动，转子(24)具有在内周配置螺母构件(32)的作为中空旋转轴的转子内衬(26)，转子(24)的旋转运动经由配置于转子内衬(26)的内周面与螺母构件(32)的外周面(32)之间的中间构件(Z)向螺母构件(32)传递。

Description

电动致动器
技术领域
本发明涉及电动致动器。
背景技术
近年来，在机动车中，为了实现其省力化、低燃料消耗率化而发展电动化，例如开发出了通过电动机(马达)的力来进行自动变速器、制动及转向等的操作的系统，并投入到市场中。作为使用于这样的系统的电动致动器，具有将电动机的旋转运动转换为直线运动后输出的运动转换机构采用丝杠机构的致动器(例如专利文献1)。在该情况下，构成丝杠机构的丝杠轴构成电动致动器的输出构件(输出轴)。
在专利文献1的电动致动器中，具有作为减速器的行星齿轮减速器，电动机的旋转运动(输出)在由行星齿轮减速器减速之后向丝杠机构的螺母构件传递。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-231280号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在电动致动器中设置了行星齿轮减速器等减速器的情况下，能够使电动机小型化，因此，具有能使电动致动器整体轻量、紧凑化这样的优点，但相反地，与用于将电动机的旋转运动传递到螺母构件的动力传递系统复杂化相应地，可能导致高成本化。因此，例如在不需要大转矩以对操作对象进行操作那样的用途中，也存在采用不具有减速器的电动致动器的情况。因此，作为电动致动器，需要根据用途等而准备使各部分的规格不同的各种各样的类型。但是，若按照类型专门设计较多的部件、构件，则无法避免高成本化。因此，开始研究通过共用部件、构件带来的电动致动器的系列化(多品种展开)。
在研究电动致动器的系列化时，特别是若能共用作为电动致动器的基础部件的电动机、丝杠装置(滚珠丝杠装置)，则在谋求电动致动器的低成本化的方面有利。但是，在专利文献1的电动致动器中，由于丝杠装置的螺母构件也作为行星齿轮减速器的输出构件发挥功能的关系，需要根据减速器的有无而使丝杠装置(特别是螺母构件)的规格不同。因此，可能无法充分地谋求电动致动器的低成本化。
鉴于以上的情况下，本发明的主要的课题在于提供能够共用电动机、丝杠装置等基础部件的电动致动器，进而尽可能地防止实现电动致动器的系列化(多品种展开)时的成本增加。
用于解决课题的手段
为了解决上述的课题而研发出的本发明的电动致动器具备：接受电力的供给而进行驱动的电动机部；将电动机部的旋转运动转换为直线运动后输出的运动转换机构部，运动转换机构部具有：与电动机部的转子的旋转中心同轴地配置的丝杠轴；以及能旋转地嵌合于丝杠轴的外周的螺母构件，伴随螺母构件的旋转，丝杠轴沿轴向进行直线运动，电动致动器的特征在于，转子具有在内周配置螺母构件的中空旋转轴，转子的旋转运动经由配置于中空旋转轴的内周面与螺母构件的外周面之间的中间构件而向螺母构件传递。
根据这样的构成，仅改变中间构件相对于中空旋转轴及螺母构件的固定方式、中间构件的形状等，就能够使电动机部(转子)的旋转运动传递给螺母构件，使丝杠轴(电动致动器的输出轴)进行直线运动。因此，在运动转换机构部设置将转子的旋转减速后输出的减速器的情况下以及在运动转换机构部未设置减速器的情况下这双方的情况下，至少关于电动机部和具有丝杠轴及螺母构件的丝杠装置，能够使用共通的构件。由此，能够不导致高成本化而实现电动致动器的系列化。
本发明例如能够应用于以下的两种电动致动器，
(1)在运动转换机构部设置将转子的旋转减速后输出的减速器，并且由减速器的输出构件构成上述中间构件，使输出构件(中间构件)的外周面隔着径向间隙与中空旋转轴的内周面对置，并且将输出构件的内周面固定于螺母构件的外周面，或者，
(2)中间构件的外周面固定于中空旋转轴的内周面，中间构件的内周面固定于螺母构件的外周面的电动致动器(不具有减速器的电动致动器)。
在上述(1)的情况下，作为减速器，能够优选采用行星齿轮减速器，本发明也能够优选应用于一级减速式的行星齿轮减速器或多级减速式的行星齿轮减速器中的任一种。
中空旋转轴能够由配置于在轴向上分开的两个部位的滚动轴承支承为旋转自如。在该情况下，若在中空旋转轴设置两个滚动轴承中的一方的滚动轴承的内侧轨道面，则能够将中空旋转轴以及转子在轴向上紧凑化。由此，能够实现在轴向上紧凑、相对于使用设备的搭载性优异的电动致动器。
在中空旋转轴设置上述的内侧轨道面的情况下，若将该内侧轨道面配置于螺母构件的轴向宽度的内侧，则能将电动致动器在轴向上进一步紧凑化。
在以上的构成中，螺母构件能够经由多个滚珠嵌合于丝杠轴的外周。即，作为构成运动转换机构部的丝杠装置，也能够采用所谓的滚珠丝杠装置。这样，能够提高丝杠轴以及电动致动器的输出轴的动作性。
上述构成的电动致动器能够还具备：由在轴向上结合的多个构件构成且收容有电动机部及运动转换机构部的框体；以及对用于向电动机部供给电力的供电电路进行保持的端子部。在该情况下，只要利用框体的构成构件从轴向两侧夹持端子部，就能够提高电动致动器的组装性。
端子部能够设为在其外周部具有用于将与供电电路连接的引线向框体的外径侧引出的开口部的端子部。这样，能够容易地实现例如能将分别具有丝杠轴的多个电动致动器串联地配置(沿轴向排列配置)、且使各丝杠轴分别进行直线运动的电动致动器。这样的电动致动器能够搭载于具有两个以上操作对象的使用设备、例如作为自动变速器的一种的DCT，能对包含电动致动器的使用设备整体的轻量、紧凑化做出贡献。
发明效果
综上，根据本发明，能够提供能将电动机、丝杠装置等基础部件共用的电动致动器。由此，能够尽可能地防止实现电动致动器的系列化(多品种展开)时的成本增加。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的电动致动器的纵剖视图。
图2是图1的E-E线向视剖视图。
图3是将电动机的转子与运动转换机构部取出并放大了的纵剖视图。
图4是图1的F-F线向视剖视图。
图5是表示在壳体装入了齿圈的状态的纵剖视图。
图6是将电动机的定子与端子部取出并放大了的纵剖视图。
图7是图1的G-G线向视剖视图。
图8是图1的H-H线向视剖视图。
图9是图1所示的电动致动器的左侧视图。
图10是图9的I-I线向视剖视图。
图11是表示图1的电动致动器的控制系统的概略框图。
图12是本发明的另一实施方式的电动致动器的纵剖视图。
图13是本发明的另一实施方式的电动致动器的纵剖视图。
图14是表示本发明的另一实施方式的电动致动器的控制系统的概略框图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的一实施方式涉及的电动致动器的纵剖视图，图2表示图1的E-E线向视剖视图，图3表示将电动机部的转子与运动转换机构部取出并放大了的纵剖视图。需要说明的是，图1及图2表示构成电动致动器的输出构件的丝杠轴33位于原点的状态。本实施方式中的“位于原点的状态”是指，在后述的压缩螺旋弹簧48的弹簧力的作用下，丝杠轴33(连结于丝杠轴33的内方构件36)的端面位于与和其对置的盖29的端面机械地抵接的位置的状态。
如图1及图2所示，本实施方式的电动致动器1具备：接受电力的供给而被驱动的电动机部A；将电动机部A的旋转运动转换为直线运动后输出的运动转换机构部B；对图示外的操作对象进行操作的操作部C；以及端子部D，这些构件收容、保持于框体2。
框体2由以同轴配置的状态在轴向上结合的多个构件构成。本实施方式的框体2由轴向一方侧(在图1及图2中为纸面右侧。以下同样。)的端部及轴向另一方侧(在图1及图2中为纸面左侧。以下同样。)的端部开口的筒状的壳体20、将壳体20的轴向另一方侧的端部开口闭塞的盖29、以及配置于壳体20与盖29之间且构成端子部D的端子主体50的结合体构成。盖29及端子主体50利用图9、10所示的组装用螺栓61安装固定于壳体20。因此，端子主体50被配置于其轴向两侧的壳体20和盖29夹持固定。
电动机部A由径向间隙型的电动机(详细而言具有U相、V相及W相的三相无刷电动机)25构成，该径向间隙型的电动机25具备固定于壳体20的定子23、以及隔着径向间隙对置配置于定子23的内周的转子24。定子23具备：装配于定子铁芯23a的绝缘用的线圈架23b；以及卷绕于线圈架23b的线圈23c。转子24具备：转子铁芯24a；安装于转子铁芯24a的外周的作为转子磁铁的永磁铁24b；以及形成为中空状、在外周装配转子铁芯24a的作为中空旋转轴的转子内衬26。
如图3所示，转子铁芯24a在将侧板65固定于转子内衬26的轴向一方侧的肩部26a之后嵌合于转子内衬26的外周面26b。永磁铁24b(参照图2)在嵌合于转子铁芯24a的外周之后、由安装于转子内衬26中的、靠转子铁芯24a的轴向另一方侧的端部的轴向外侧的侧板65及安装于其轴向外侧的簧环66定位固定。
如图1～图3所示，在转子内衬26的轴向一方侧的端部外周形成有滚动轴承27的内侧轨道面27a，滚动轴承27的外圈27b装配于在壳体20的内周面固定的轴承保持架28的内周面。另外，在转子内衬26的轴向另一方侧的端部内周面与盖29的圆筒部29a的外周面之间装配有滚动轴承30。通过这样的构成，转子内衬26经由滚动轴承27、30被旋转自如地支承于框体2。
如图1～图3所示，本实施方式的运动转换机构部B具备作为丝杠装置的滚珠丝杠装置31以及作为减速器的行星齿轮减速器10，行星齿轮减速器10相邻地配置于电动机部A的轴向一方侧。
滚珠丝杠装置31具备：与转子24的旋转中心同轴地配置、构成电动致动器1的输出构件的丝杠轴33；经由多个滚珠34而能旋转地嵌合于丝杠轴33的外周、且配置于转子内衬26的内周的螺母构件32；以及作为循环构件的回珠件35。在形成于螺母构件32的内周面的螺旋状槽32a与形成于丝杠轴33的外周面的螺旋状槽33a之间装填有多个滚珠34，且装入回珠件35。通过这样的构成，在伴随螺母构件32的旋转而丝杠轴33沿轴向进行直线运动时，滚珠34在两螺旋状槽32a、33a之间循环。
丝杠轴33形成为具有沿轴向延伸的孔部(在本实施方式中为在轴向两侧的端面开口的贯通孔)33b的中空状，且在孔部33b中收容有内方构件36。内方构件36例如由PPS等树脂材料形成，一体地具有设于轴向一方侧的端部的圆形实心部36a、设于轴向另一方面的端部的凸缘部36b、以及将两部36a、36b连接的筒部36c。
收容于丝杠轴33的孔部33b的内方构件36通过以沿径向贯穿其圆形实心部36a和丝杠轴33的方式嵌入销37而与丝杠轴33连结固定。销37的两端部从丝杠轴33的外周面向径向外侧突出，在该突出部分旋转自如地嵌合有引导轴环38。引导轴环38例如由PPS等树脂材料形成，嵌入在壳体20的小径圆筒部20a的内周面设置的轴向的引导槽20b(也一并参照图5)。通过这样的构成，当伴随转子24的旋转而螺母构件32绕丝杠轴33的轴线旋转时，丝杠轴33在被止转的状态下沿轴向进行直线运动。需要说明的是，丝杠轴33从轴向另一方侧朝向轴向一方侧直线运动(前进)或从轴向一方侧朝向轴向另一方侧直线运动(后退)基本上根据转子24(螺母构件32)的旋转方向来决定，但在本实施方式中，在压缩螺旋弹簧48的弹簧力的作用下，丝杠轴33也能进行后退移动(详细见后述)。
如图1及图2所示，在丝杠轴33的轴向一方侧的端部能装卸地装配有作为操作部C的致动器头39。本实施方式的致动器头39是伴随丝杠轴33向轴向一方侧直线运动(前进)而其前端面对操作对象沿轴向加压的所谓的按压型。需要说明的是，作为致动器头39，也能够采用能在轴向两侧对操作对象进行操作的、所谓的推拉型。使用什么样的类型、形状的致动器头39考虑搭载有电动致动器1的使用设备(操作对象的形状、动作方式)来决定。
如图1～图4所示，行星齿轮减速器10具备：固定于壳体20的齿圈40；压入固定于转子内衬26的台阶部内周面26c的太阳轮41；配置于齿圈40与太阳轮41之间、与两齿轮40、41啮合的多个(在本实施方式中为四个)行星齿轮42；以及旋转自如地保持行星齿轮42的行星齿轮支架43及行星齿轮保持架44，行星齿轮支架43将行星齿轮42的公转运动取出并输出。因此，行星齿轮支架43构成行星齿轮减速器10的输出构件。
如图4所示，在齿圈40的外周，在周向上分开的多个部位(在图示例中为四个部位)设有向径向外侧突出的凸档40a，各凸档40a分别嵌合于在壳体20的内周面20c的周向上分开的多个部位(在图示例中为四个部位)设置的轴向槽20e(一并参照图5)。由此，能够防止齿圈40相对于壳体20转动。
如图1～图3所示，行星齿轮支架43一体地具有：嵌合于行星齿轮42的内周的销状部；配置于行星齿轮42的轴向一方侧的圆盘状部；从圆盘状部的径向内侧的端部向轴向另一方面延伸、夹设于转子内衬26的内周面26d与螺母构件32的外周面32b之间的圆筒部43a。该行星齿轮支架43能够相对于转子内衬26相对旋转，另一方面，以能一体旋转的方式与滚珠丝杠装置31的螺母构件32连结。在本实施方式中，圆筒部43a的外周面隔着径向间隙与转子内衬26的内周面26d(及太阳轮41的内周面)对置，圆筒部43a的内周面43b压入固定于螺母构件32的外周面32b。因此，在本实施方式中，行星齿轮支架43(的圆筒部43a)相当于本发明中限定的中间构件Z。
这样，通过将圆筒部43a的内周面43b压入螺母构件32的外周面32b从而将行星齿轮支架43与螺母构件32以能传递转矩的方式相连结，则能使组装时的连结作业性良好，而且，即使相对于减速后的高转矩也能稳定地传递转矩。另外，通过太阳轮41被压入转子内衬26的台阶部内周面26c，从而将转子内衬26与太阳轮41能传递转矩地相连结，因此在该点上也能使组装时的连结作业性良好。需要说明的是，即使采用这样的连结结构，太阳轮41只要能与减速前的转子内衬26一体旋转即可，因此也能够充分确保两者间所需要的转矩传递性能。而且，转子内衬26与太阳轮41在支承转子内衬26的滚动轴承27的正下方位置连结，因此，太阳轮41的旋转精度也良好。
利用具有以上的构成的行星齿轮减速器10，电动机25的转子24(转子内衬26)的旋转运动在被减速之后向螺母构件32传递。由此，能增加旋转转矩，因此能采用小型的电动机25。
如图1～图3所示，在螺母构件32的轴向一方侧的端面与壳体20之间配设有推力垫圈45，在安装于盖29的圆筒部29a的前端部外周的推力承载环46与螺母构件32的轴向另一方侧的端面之间配设有作为推力轴承的滚针轴承47。
如图1及图2所示，在盖29的圆筒部29a的内周面29b与丝杠轴33的外周面之间配设有压缩螺旋弹簧48。压缩螺旋弹簧48的轴向一方侧及另一方侧的端部分别与滚针轴承47及丝杠轴33(与丝杠轴33连结的内方构件36)的凸缘部36b抵接。
在以上述方式设置的压缩螺旋弹簧48的弹簧力的作用下，丝杠轴33始终被向原点侧施力。这样，例如在未向电动机部A(电动机25)适当地供给驱动电力那样的情况下，能够使丝杠轴33自动地返回原点，能够尽可能地抑制给未图示的操作对象的工作带来不良影响的可能性。另外，若以上述方式设置压缩螺旋弹簧48，则能对螺母构件32施加轴向的加压。由此，能消除通常设于螺母构件32与丝杠轴33之间的运转间隙引起的响应延迟，也能提高包含丝杠轴33及致动器头39(操作部C)地构成的电动致动器1的输出构件的动作性。
参照图9及图10详细地说明盖29。图9是图1的左侧视图，图10是图9中所示的I-I线向视剖视图。盖29由加工性(量产性)及热传导性优异的金属材料、例如铝合金、锌合金或镁合金形成。虽省略图示，但在盖29的外侧表面也可以设置用于提高电动致动器1的冷却效率的冷却翅片。如图10所示，在盖29的圆筒部29a的外周面设有供滚动轴承30装配的轴承装配面63以及供推力承载环46嵌合的嵌合面64。另外，如图9所示，在盖29设有供电动致动器1的组装用螺栓61贯穿的图示外的贯通孔、以及供用于将电动致动器1安装于使用设备的安装用螺栓贯穿的贯通孔62。
接着，参照图1及图6～图8说明端子部D。图6是将图1所示的电动机25的定子23与端子部D取出并放大了的纵剖视图，图7是图1的G-G线向视剖视图，图8是图1的H-H线向视剖视图。如图6所示，端子部D具备：一体地具有例如由PPS等树脂材料形成、构成框体2的一部分的短筒状部、及从短筒状部的轴向另一方侧的端部向径向内侧延伸的圆盘状部的端子主体50；相对于端子主体50(的圆盘状部)螺纹紧固了的母线51及圆盘状的印刷电路板52。如图7及图8所示，端子主体50(的短筒状部)具有供图9、10所示的组装用螺栓61贯穿的贯通孔50A、以及供用于将电动致动器1安装于使用设备的螺栓贯穿的贯通孔50B，且在上述的组装用螺栓61的作用下被夹持在壳体20与盖29之间(参照图1、2)。
端子部D(端子主体50)对用于向电动机25供给驱动电力的供电电路、后述的各种传感器等电装部件集中进行保持。如图7及图8所示，供电电路如下构成：将定子23的线圈23c按U相、V相、W相的相与母线51的端子51a结线，而且，如图2所示，将母线51的端子51b与端子主体50的端子台50a通过螺栓70连结。端子台50a具有连接有图示外的引线的端子50b，上述的引线经由设于端子主体50的外周部(短筒状部)的开口部50c(参照图1)而向框体2的外径侧引出，与控制装置80的控制器81(参照图11)连接。
在本实施方式的电动致动器1搭载有两种传感器，这两种传感器保持于端子部D。如图1等所示，两种传感器中的一方是电动机25的旋转控制所用的旋转角度检测用传感器53，另一方是丝杠轴33的行程控制(轴向的位移量检测)所用的行程检测用传感器55。作为旋转角度检测用传感器53及行程检测用传感器55，均使用作为磁传感器的一种的霍尔传感器。
如图1及图8所示，旋转角度检测用传感器53安装于印刷电路板52，隔着径向间隙与安装于转子内衬26的轴向另一方侧的端部的脉冲环54对置配置。该旋转角度检测用传感器53确定向电动机25的U相、V相、W相分别流过电流的时机。
如图2、图7及图8所示，行程检测用传感器55安装于沿轴向延伸、轴向另一方侧的端部与印刷电路板52连接的带状的印刷电路板56。印刷电路板56及行程检测用传感器55配置于由贯通孔构成的丝杠轴33的孔部33b的内周、更详细而言配置于在孔部33b内收容的内方构件36的筒部36c内周。另外，在内方构件36的筒部36c的内周，以隔着径向间隙与行程检测用传感器55对置的方式安装有作为检测对象的永磁铁57，在本实施方式中，在轴向上分开的两个部位安装有永磁铁57。并且，行程检测用传感器55分别检测在永磁铁57的周围形成的轴向及径向的磁场，并基于此算出丝杠轴33的轴向的位移量。
虽省略详细的图示，但旋转角度检测用传感器53的信号线及行程检测用传感器55的信号线均经由端子主体50的开口部50c(参照图1)而向框体2的外径侧引出，与控制装置80(参照图11)连接。
简单地说明具有以上的构成的电动致动器1的组装步骤。首先，如图5所示，将齿圈40装入壳体20。接着，将图3所示的电动机25的转子24与运动转换机构部B的副组件插入壳体20。此时，使行星齿轮42与齿圈40啮合，使引导轴环38与壳体20的引导槽20b嵌合，并且使轴承保持架28与壳体20的内周面20c嵌合。然后，在将图6所示的电动机25的定子23与端子部D(端子主体50)的副组件中的、定子23嵌合于壳体20的内周之后利用组装用螺栓61(参照图9、10)将盖29及端子主体50与壳体20连结。由此，完成电动致动器1。
参照图1及图11简单地说明具有以上的构成的电动致动器1的工作方式。例如，当向未图示的车辆上一级的ECU输入操作量时，ECU基于该操作量运算出所要求的位置指令值。如图11所示，位置指令值被发送至控制装置80的控制器81，控制器81运算出位置指令值所需要的电动机旋转角的控制信号，将该控制信号发送至电动机25。
当转子24基于从控制器81发送来的控制信号而旋转时，该旋转运动被传递至运动转换机构部B。具体而言，当转子24旋转时，与转子内衬26连结的行星齿轮减速器10的太阳轮41旋转，随之，行星齿轮42进行公转，并且行星齿轮支架43旋转。由此，转子24的旋转运动被传递至与行星齿轮支架43的圆筒部43a连结的螺母构件32。此时，通过行星齿轮42的公转运动，转子24的转速减速，因此，向螺母构件32传递的旋转转矩增加。
当螺母构件32接受转子24的旋转运动而旋转时，丝杠轴33在被止转了的状态下向轴向一方侧直线运动(前进)。此时，丝杠轴33前进至基于控制器81的控制信号的位置，固定于丝杠轴33的轴向一方侧的端部的致动器头39对未图示的操作对象进行操作(加压)。
就丝杠轴33的轴向位置(轴向的位移量)而言，也如图11所示，由行程检测用传感器55进行检测，该检测信号向控制装置80的比较部82发送。然后，比较部82算出由行程检测用传感器55检测出的检测值与位置指令值的差值，控制器81基于该算出值及从旋转角度检测用传感器53发送来的信号向电动机25发送控制信号。这样，对丝杠轴33(致动器头39)的轴向位置进行反馈控制。因此，在将本实施方式的电动致动器1例如应用于线控换挡的情况下，能够可靠地对换挡位置进行控制。需要说明的是，自设于车辆侧的蓄电池等的外部电源(未图示)经由控制装置80及保持于端子部D的供电电路向电动机25等供给用于驱动电动机25、传感器53、55等的电力。
在以上说明的电动致动器1中，电动机部A(电动机25)的转子24具有在内周配置有螺母构件32的作为中空旋转轴的转子内衬26，转子24的旋转运动经由配置于转子内衬26的内周面与螺母构件32的外周面32b之间的作为中间构件Z的行星齿轮支架43(的圆筒部43a)传递至螺母构件32。根据这样的构成，只要改变中间构件Z相对于转子内衬26及螺母构件32的固定方式、中间构件Z的形状等而使电动机部A(转子24)的旋转运动传递至螺母构件32，能够实现能使丝杠轴33直线运动的各种方式的电动致动器1。
即，例如，如图12所示那样省略了减速器的电动致动器1’、如图13所示那样减速器采用具有第一级减速部10A和第二级减速部10B的多级(二级)减速式的行星齿轮减速器10的电动致动器1”中，关于电动机部A(电动机25)、滚珠丝杠装置31等的基础部件，也能使用与图1所示的电动致动器1共通的部件。这样，能够共用电动致动器的基础部件，从而不会导致高成本化，能够实现电动致动器的系列化。需要说明的是，图12及图13分别所示的电动致动器1’、1”的详细结构在后面说明。
另外，在以上说明的电动致动器1中，构成运动转换机构部B的滚珠丝杠装置31的螺母构件32配置于转子24(作为中空旋转轴的转子内衬26)的内周，以能传递转矩的方式与作为行星齿轮减速器10的输出构件的行星齿轮支架43连结。根据这样的构成，由于成为电动机部A的转子24与螺母构件32在半径方向上重叠的结构，因此，与电动机、行星齿轮减速器及螺母构件在轴向上相连地配置的专利文献1的构成相比，能缩短框体2的轴向尺寸L(参照图1)，即，能够使电动致动器1在轴向上紧凑化。因此，能够实现相对于特别是电动致动器1的设置空间的轴向尺寸具有制约那样的使用设备的搭载性优异的电动致动器1。
另外，通过具有行星齿轮减速器10而实现的电动机25的小型化与转子内衬26、行星齿轮支架43的圆筒部43a及螺母构件32的半径方向上的重叠结构相配合，也能极力减小框体2的径向尺寸M(参照图1)。
另外，在丝杠轴33设置在轴向的两端面开口的孔部33b，在该孔部33b中配置用于检测丝杠轴33的轴向的位移量的行程检测用传感器55。这样，如专利文献1的电动致动器那样，即使不在电动机部A的轴向外侧等另外设置行程检测用传感器55的设置空间也可以，因此，能够实现在轴向上紧凑且丝杠轴33的动作精度优异的电动致动器1。
另外，就作为中空旋转轴的转子内衬26而言，轴向一方侧的端部被接近配置于转子铁芯24a的轴向一方侧的端部的滚动轴承27旋转自如地支承，轴向另一方侧的端部被接近配置于转子铁芯24a的轴向另一方侧的端部的滚动轴承30旋转自如地支承。通过这样的结构，能够将转子内衬26在轴向上紧凑化。除此之外，滚动轴承27与配置于螺母构件32的轴向宽度的内侧的结构相结合，能够将电动致动器1进一步在轴向上紧凑化。
另外，若能取得转子24的旋转平衡，则支承转子内衬26的滚动轴承27、30能够支承转子24的自重程度的径向载荷即可。在该情况下，一体地具有滚动轴承27的内侧轨道面27a的转子内衬26不需要由高强度的材料形成，即使由例如省略了淬火回火等热处理的便宜的软钢材形成，也能确保必要强度。特别是，在本实施方式的电动致动器1中，将电动机25的旋转运动经由行星齿轮减速器10向螺母构件32传递，因此不产生径向载荷，且伴随丝杠轴33的直线运动而产生的反作用力(轴向载荷)由相邻地配置于螺母构件32的轴向另一方侧的滚针轴承47直接支承。因此，滚动轴承27只要具有径向方向的定位功能即可，因此，一体地具有滚动轴承27的内侧轨道面27a的转子内衬26用上述那样的材料规格即可。由此，能够将电动致动器1低成本化。
另外，如上所述，若用滚针轴承47直接支承作用于螺母构件32的轴向载荷，则能有效地抑制对滚珠丝杠装置31(运动转换机构部B)以及电动机部A的转子24作用力矩载荷。特别是，若如本实施方式那样将滚针轴承47配置于滚动轴承27、30之间的轴向范围内，则能够提高力矩载荷的抑制效果。这样，若能抑制力矩载荷，则能够提高电动致动器1的输出构件的动作精度以及耐久寿命，而且作为滚针轴承47能够使用小型的轴承。
需要说明的是，在本实施方式中，将滚针轴承47配置于两滚动轴承27、30之间的轴向中央附近，在该情况下，能更进一步提高力矩载荷的抑制效果。因此，能进一步促进滚针轴承47的小型化。其结果是，作为滚针轴承47及推力承载环46等，能够采用极小型的构件，因此，能够尽可能地防止电动致动器1在轴向上长尺寸化。
另外，由于采用利用端子主体50集中保持供电电路、旋转角度检测用传感器53及行程检测用传感器55等电装部件、并用壳体20和盖29在轴向上夹持该端子主体50(端子部D)的夹层结构，因此，组装性良好。而且，利用上述的夹层结构与能将供电电路的引线、上述传感器的信号线向框体2的外径侧引出的结构，也能够实现将两个电动致动器1(将电动机部A、运动转换机构部B及端子部D单元化的结构)在轴向上相连配置，整体为紧凑的构成且能单独地对两个操作对象进行操作的电动致动器。
在此，仅供参考，说明前述的图12所示的电动致动器1’及图13所示的电动致动器1”的详细结构。需要说明的是，从说明的简略化的观点出发，以下，以与图1等所示的电动致动器1不同的构成为中心进行说明，关于与图1等所示的电动致动器1共通的构成(构件、部位)标注共通的参照附图标记而省略重复说明。
图12所示的电动致动器1’在构成为省略作为减速器的行星齿轮减速器10、转子24的旋转运动经由配置于转子内衬26的内周面26d与螺母构件32的外周面32b之间的作为中间构件Z的圆筒体11传递到螺母构件32这一点上与图1等所示的电动致动器1的构成不同。因此，在该实施方式中，中间构件Z(圆筒体11)的外周面相对于转子内衬26的内周面26d固定，而且，圆筒体11的内周面相对于螺母构件32的外周面32b固定。圆筒体11相对于转子内衬26及螺母构件32的固定方法能够任意地选择，但若考虑组装性，优选压入(过盈配合)。
需要说明的是，图12所示的电动致动器1’不具备行星齿轮减速器10，因此，作为收容电动机25等、构成框体2的壳体20，能采用在轴向上比图1等所示的壳体20短的壳体。另一方面，该电动致动器1’所具备的电动机25、滚珠丝杠装置31、以及端子部D(端子主体50)、盖29等与图1等所示的电动致动器1所具备的构件共通。
图13所示的电动致动器1”主要在作为减速器采用具备第一级减速部10A以及相邻地配置于第一级减速部10A的轴向一方侧的第二级减速部10B的多级(二级)减速式的行星齿轮减速器10这一点上与图1等所示的电动致动器1的构成不同。
第一级减速部10A具备：固定于壳体20的内周面的齿圈40；固定于转子内衬26的太阳轮41；与齿圈40及太阳轮41啮合的多个行星齿轮42；旋转自如地保持行星齿轮42的行星齿轮支架43A及行星齿轮保持架44。另外，第二级减速部10B具备：固定于壳体20的内周面的齿圈12；作为太阳轮发挥功能的行星齿轮支架43A的一部分(齿轮部)、与齿圈12及行星齿轮支架43A的齿轮部啮合的多个行星齿轮13、旋转自如地保持行星齿轮13的行星齿轮保持架14及行星齿轮支架15。行星齿轮支架15具有夹设于转子内衬26的内周面26d与螺母构件32的外周面32b之间的圆筒部15a，圆筒部15a的外周面隔着径向间隙与转子内衬26的内周面26d(以及太阳轮41的内周面及行星齿轮支架43A的内周面)对置，圆筒部15a的内周面固定于螺母构件32的外周面32b。因此，在该实施方式中，行星齿轮支架15(的圆筒部15a)作为中间构件Z发挥功能，转子24的旋转运动经由行星齿轮减速器10的圆筒部15a传递到螺母构件32。
需要说明的是，图13所示的电动致动器1”采用多级减速式的行星齿轮减速器10，相应地，作为收容电动机25等、构成框体2的壳体20，能采用在轴向上比图1等所示的壳体20长的壳体。另一方面，该电动致动器1”所具备的电动机25、滚珠丝杠装置31、以及端子部D(端子主体50)、盖29等与图1等所示的电动致动器1所具备的构件共通。
以上，关于本发明的实施方式涉及的电动致动器1、1’、1”进行了说明，但本发明的实施方式不限于此。
例如，在以上说明的实施方式中，借助多个滚珠34将螺母构件32能旋转地嵌合于丝杠轴33的外周(运动转换机构部B采用滚珠丝杠装置31)，但在运动转换机构部B采用省略了滚珠34及回珠件35的丝杠装置的电动致动器中也能应用本发明。但是，若考虑丝杠轴33的动作性等，优选采用滚珠丝杠装置31。
另外，作为在螺母构件32的轴向另一方侧邻接配置的推力轴承，也能够采用滚针轴承47以外的滚动轴承、例如圆柱滚子轴承。但是，若考虑轴向载荷的支承能力、轴承的轴向尺寸，优选滚针轴承47。
另外，在以上说明的实施方式中，设置具有始终对丝杠轴33向原点侧施力的功能的压缩螺旋弹簧48，但压缩螺旋弹簧48只要根据需要设置即可，并非一定设置。
另外，在以上说明的实施方式中，使用行程检测用传感器55，但根据需要使用行程检测用传感器55即可，根据使用设备也可以省略行程检测用传感器55。
基于图14说明不使用行程检测用传感器55的情况下的电动致动器1的工作方式的一例。图14是压力控制的例子，在图示外的操作对象设有压力传感器83。当向图示外的ECU输入操作量时，ECU运算出所要求的压力指令值。在该压力指令值发送至控制装置80的控制器81时，控制器81运算出压力指令值所需要的电动机旋转角的控制信号，将该控制信号向电动机25发送。然后，与参照图11说明的情况同样，丝杠轴33前进至基于控制器81的控制信号的位置，装配于丝杠轴33的轴向一方侧的端部的致动器头39对图示外的操作对象进行操作。
丝杠轴33(致动器头39)的操作压力利用设置于外部的压力传感器83检测，并被进行反馈控制。因此，在将未使用行程检测用传感器55的电动致动器1应用于例如线控制动控制的情况下，能够可靠地控制制动器的液压。
如上所述，在不使用行程检测用传感器55的情况下，作为丝杠轴33，采用实心的构件，也可以省略内方构件36。但是，在使用实心的丝杠轴33的情况下且在使用压缩螺旋弹簧48的情况下，作为丝杠轴33，采用在其轴向另一方侧的端部具有凸缘部的构件。
本发明并不受前述的实施方式任何限定，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进一步以各种各样的方式实施，本发明的范围由权利请求保护的范围示出，还包含与权利请求的范围记载的等同的意义及范围内的所有变更。
附图标记说明
1 电动致动器
2 框体
10 行星齿轮减速器
20 壳体
24 转子
25 电动机
26 转子内衬(中空旋转轴)
29 盖
31 滚珠丝杠装置
32 螺母构件
33 丝杠轴
33b 贯通孔
34 滚珠
40 齿圈
41 太阳轮
42 行星齿轮
43 行星齿轮支架
43a 圆筒部(中间构件)
47 滚针轴承(推力轴承)
48 压缩螺旋弹簧
50 端子主体
50c 开口部
A 电动机部
B 运动转换机构部
C 操作部
D 端子部
L 框体的轴向尺寸
M 框体的径向尺寸
Z 中间构件

Claims (6)

1.一种电动致动器，其具备：接受电力的供给而进行驱动的电动机部；将该电动机部的旋转运动转换为直线运动后输出的运动转换机构部，该运动转换机构部具有：与所述电动机部的转子的旋转中心同轴地配置的丝杠轴；能旋转地嵌合于所述丝杠轴的外周的螺母构件；将所述转子的旋转减速后输出的行星齿轮减速器，伴随所述螺母构件的旋转，所述丝杠轴沿轴向进行直线运动，
所述电动致动器的特征在于，
所述转子具有在内周配置所述螺母构件的中空旋转轴，
在所述中空旋转轴的内周面与所述螺母构件的外周面之间配置有将所述转子的旋转运动向所述螺母构件传递的中间构件，该中间构件由所述行星齿轮减速器的输出构件构成，
所述输出构件的内周面固定于所述螺母构件的外周面，所述输出构件的外周面与所述中空旋转轴的内周面以及固定于所述中空旋转轴的所述行星齿轮减速器的太阳轮的内周面隔着径向间隙对置。
2.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，
所述中空旋转轴由配置于在轴向上分开的两个部位的滚动轴承支承为旋转自如，且具有两个所述滚动轴承中的一方的滚动轴承的内侧轨道面。
3.根据权利要求2所述的电动致动器，其中，
所述内侧轨道面配置于所述螺母构件的轴向宽度的内侧。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动致动器，其中，
所述螺母构件经由多个滚珠嵌合于所述丝杠轴的外周。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的电动致动器，其中，
所述电动致动器还具备：
由在轴向上结合的多个构件构成且收容有所述电动机部及所述运动转换机构部的框体；以及
对用于向所述电动机部供给所述电力的供电电路进行保持的端子部，
所述端子部被所述框体的构成构件从轴向两侧夹持。
6.根据权利要求5所述的电动致动器，其中，
所述端子部在其外周部具有用于将与所述供电电路连接的引线向所述框体的外径侧引出的开口部。
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