CN109891128A - 电动致动器 - Google Patents

Abstract

一种电动致动器，其具备：驱动用电动机(2)；运动转换机构(6)，其将驱动用电动机(2)的旋转运动转换为与驱动用电动机(2)的输出轴(2a)平行的轴向的直线运动；传递齿轮机构(5)，其从驱动用电动机(2)向运动转换机构(6)传递驱动力；以及减速机构(3)，其将驱动用电动机(2)的旋转运动减速并向传递齿轮机构(5)输出，所述电动致动器的特征在于，将传递齿轮机构(5)所具有的齿轮(16)的旋转轴(18)的一端部侧由轴承(19)支承为能够旋转，并且将齿轮(16)的旋转轴(18)的另一端部侧通过驱动用电动机(2)的输出轴(2a)支承为能够旋转。

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，为了车辆等省力化、低燃料消耗化而不断发展电动化，例如，开发出通过电动机的力来实施机动车的自动变速器、制动器、转向器等操作的系统，并投入到市场中。作为用于这样的用途的致动器，已知有将电动机的旋转运动转换为直线方向的运动的使用了滚珠丝杠机构的电动线性致动器。

例如，在专利文献1中，提出了一种构成为将驱动力经由多个齿轮从电动机向滚珠丝杠机构传递的电动线性致动器。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-46637号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，为了将电动机的驱动力高效地向滚珠丝杠机构传递，需要高精度地维持传递驱动力的齿轮彼此的啮合状态。因此，一般而言，为了不产生轴的振摆回转，利用两个轴承在两端部侧支承。

然而，使用2个轴承来支承齿轮的结构具有部件数量变多且轴向尺寸也变大的课题。

为此，本发明的目的在于，提供一种能够实现部件数量减少且小型化的电动致动器。

用于解决课题的手段

作为用于实现上述目的的技术手段，本发明是一种电动致动器，其具备：驱动用电动机；运动转换机构，其将驱动用电动机的旋转运动转换为与驱动用电动机的输出轴平行的轴向的直线运动；传递齿轮机构，其从驱动用电动机向运动转换机构传递驱动力；以及减速机构，其将驱动用电动机的旋转运动减速并向传递齿轮机构输出，所述电动致动器的特征在于，将传递齿轮机构所具有的齿轮的旋转轴的一端部侧由轴承支承为能够旋转，并且将齿轮的旋转轴的另一端部侧通过驱动用电动机的输出轴支承为能够旋转。

这样，将旋转轴的一侧的端部侧通过驱动用电动机的输出轴支承为能够旋转，从而能够省略轴承的一方。由此，部件数量变少，能够实现低成本化并且能实现电动致动器的在轴向上的小型化。

作为上述减速机构能够采用行星齿轮减速机构，该行星齿轮减速机构具备：太阳齿轮，其一体地安装于驱动用电动机的输出轴的；齿圈，其配置于太阳齿轮的外周侧；多个行星齿轮，它们配置于太阳齿轮与齿圈之间并与太阳齿轮和齿圈啮合；以及行星齿轮支架，其将多个行星齿轮保持为能够旋转并且一体地安装于传递齿轮机构的齿轮的旋转轴。该情况下，使驱动用电动机的输出轴贯通行星齿轮减速机构的太阳齿轮，并且将该输出轴的前端部侧以能够相对旋转的方式插入设置于传递齿轮机构的齿轮的旋转轴的轴孔中，从而能够通过驱动用电动机的输出轴将齿轮的一侧的端部侧支承为能够旋转。

另外，通过在供轴承安装的致动器壳体安装有驱动用电动机，从而支承齿轮的一端部侧的轴承和支承齿轮的另一端部侧的驱动用电动机被一起安装于同一个的壳体(致动器壳体)，因此，驱动用电动机的输出轴与轴承的相对的位置精度提高。即，由于驱动用电动机与轴承未安装于独立的壳体上，因此驱动用电动机与轴承的相对的位置不受壳体彼此的组装精度的影响。由此，由驱动用电动机与轴承支承的齿轮的位置以及姿势的精度提高。

此外，将减速机构与驱动用电动机一起安装于致动器壳体，从而实现减速机、驱动用电动机与轴承的相对的位置精度提高，并且齿轮的位置以及姿势的精度提高。

发明效果

根据本发明，由于能够省略支承齿轮的两个轴承中的一方，从而部件数量减少，并且能够实现电动致动器的低成本化以及小型化。

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是电动致动器的分解立体图。

图3是从轴向观察行星齿轮减速机构的图。

图4是电动致动器的控制框图。

图5是电动致动器的控制框图。

图6是示出驱动用电动机和支板的安装方法的立体图。

图7是图1的A-A线向视的横剖视图。

图8是比较例的电动致动器的纵剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图，对本发明进行说明。需要说明的是，在用于说明本发明的各附图中，关于具有相同功能或形状的构件、结构部件等结构要素，尽可能地标注能够辨别的相同的附图标记，由此在进行了一次说明后，省略其说明。

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是所述电动致动器的分解立体图。

如图1和图2所示，本实施方式的电动致动器1将具备驱动用电动机2和减速机构3的电动机部4与具备传递齿轮机构5和运动转换机构6的驱动传递转换部7作为主要结构。需要说明的是，如后所述，电动机部4也可以不具备减速机构3。

构成上述电动致动器1的各部分分别具有外装壳体，在各外装壳体内收容或支承有结构部件。具体而言，电动机部4具有收容驱动用电动机2和减速机构3的电动机壳体8，驱动传递转换部7具有支承传递齿轮机构5和运动转换机构6的致动器壳体9。另外，电动机壳体8具有收容驱动用电动机2的电动机壳体主体69以及相对于电动机壳体主体69另外独立形成的盖部件32。电动机壳体主体69以能够与致动器壳体9在驱动用电动机2的轴向上连结或分离的方式安装于致动器壳体9，驱动用电动机2和减速机构3也以能够与致动器壳体9在轴向上连结或分离的方式安装于致动器壳体9。此外，在致动器壳体9的与电动机壳体8侧相反一侧以能够在轴向上连结或分离的方式安装有收容运动转换机构6的一部分的轴壳体10。需要说明的是，这些外装壳体彼此相互通过螺栓紧固而组装。以下，对构成电动致动器1的各部分的详细结构进行说明。

图3是从轴向观察减速机构的图。

减速机构3由行星齿轮减速机构11构成，该行星齿轮减速机构11由多个齿轮等构成。如图3所示，行星齿轮减速机构11由齿圈12、太阳轮13、多个行星齿轮14以及行星齿轮支架15构成。

在齿圈12的中央配置有太阳轮13，驱动用电动机2的输出轴2a压入太阳轮13而嵌合。另外，在齿圈12与太阳轮13之间以与这两者啮合的方式配置有多个行星齿轮14。各行星齿轮14由行星齿轮支架15保持为能够旋转。

在行星齿轮减速机构11中，在驱动用电动机2旋转驱动时，与驱动用电动机2的输出轴2a一体安装的太阳轮13旋转，与其相伴地，各行星齿轮14一边自转一边沿齿圈12公转。然后，通过该行星齿轮14的公转运动使行星齿轮支架15旋转。由此，驱动用电动机2的旋转被减速传递，旋转转矩增大。这样，通过经由行星齿轮减速机构11来传递驱动力，从而能够获得较大的电动致动器1的输出，并能够实现驱动用电动机2的小型化。在本实施方式中，作为驱动用电动机2，既可以使用价格低廉的(有刷)直流电动机，也可以使用无刷电动机等其他电动机。

接下来，如图1和图2所示，传递齿轮机构5由旋转轴与驱动用电动机2的输出轴2a配置于同轴上的作为第一齿轮的小径的驱动器齿轮16以及与驱动器齿轮16啮合的作为第二齿轮的大径的从动齿轮17构成。在驱动器齿轮16的旋转中心部压入嵌合有作为旋转轴的齿轮轮毂18(参照图1)，齿轮轮毂18的轴向的一端部(图1中的右端部)由安装于致动器壳体9上的滚动轴承19支承为能够旋转。需要说明的是，驱动器齿轮16与齿轮轮毂18也可以通过烧结一体成型。另一方面，齿轮轮毂的相反侧的端部(图1中的左端部)通过贯通太阳齿轮13的驱动用电动机2的输出轴2a插入于在该端部侧开口的轴孔18a内而被支承。即，驱动用电动机2的输出轴2a相对于齿轮轮毂18以能够相对旋转的滑动轴承的关系插入于齿轮轮毂18。另外，为了使驱动用电动机2的输出轴2a与齿轮轮毂18之间的相对的旋转能够顺畅地进行，也可以将润滑脂等润滑剂填充到齿轮轮毂18的轴孔18a内。在齿轮轮毂18由烧结合金形成并且进一步地与驱动齿轮16一体成型的情况下，通过烧结材料保持润滑油而优选作为滑动轴承。

齿轮轮毂18与行星齿轮支架15以一体旋转的方式安装。具体而言，在行星齿轮支架15的中央部设置有圆筒部15a(参照图1)，该圆筒部15a压入齿轮轮毂18的外周面而嵌合。需要说明的是，还可以将行星齿轮支架15设为树脂，将齿轮轮毂18与行星齿轮支架15一体地嵌件成型。由此，当驱动用电动机2旋转驱动并且行星齿轮支架15与其伴随地旋转时，驱动器齿轮16与行星齿轮支架15一体旋转，从而从动齿轮17旋转。需要说明的是，在本实施方式中，构成为从小径的驱动器齿轮16向大径的从动齿轮17的旋转被减速(使转矩增大)地传递，但也可以设定为从驱动器齿轮16向从动齿轮17等速地传递旋转。

接着，对运动转换机构进行说明。

运动转换机构6由配置于与驱动用电动机2的输出轴2a平行的轴上的滚珠丝杠20构成。需要说明的是，运动转换机构6并不局限于滚珠丝杠20，也可以是滑动丝杠装置。但是，从减小旋转转矩、使驱动用电动机2小型化的观点出发，优选滚珠丝杠20。

滚珠丝杠20具备滚珠丝杠螺母21、滚珠丝杠轴22、多个滚珠23以及未图示的循环部件。在滚珠丝杠螺母21的内周面和滚珠丝杠轴22的外周面上分别形成有螺旋状槽，在两螺旋状槽之间收容有2列滚珠23。

滚珠丝杠螺母21由安装于致动器壳体9上的双列轴承24支承为能够旋转。双列轴承24压入嵌合于滚珠丝杠螺母21的外周面上的比固定有从动齿轮17的部位靠滚珠丝杠轴22的后端侧(图1的右侧)而被固定。另一方面，滚珠丝杠轴22通过设置于其后端部(图1的右端部)的作为旋转限制部件的销25插入于在轴壳体10的内周面上形成的轴向的引导槽10a中而被限制旋转。

当滚珠丝杠螺母21旋转时，与其伴随地多个滚珠23一边沿螺旋状槽移动一边经由循环部件循环，滚珠丝杠轴22沿轴壳体10的引导槽10a在轴向上进退。这样，通过滚珠丝杠轴22进退，从而使来自驱动用电动机2的旋转运动转换为与驱动用电动机2的输出轴2a平行的轴向的直线运动。而且，滚珠丝杠轴22的前进方向的顶端部(图1的左端部)作为对操作对象装置进行操作的操作部(致动器头部)发挥作用。需要说明的是，图1示出滚珠丝杠轴22配置于向图的右侧最大程度后退了的初始位置上的状态。

另外，本实施方式的电动致动器1具备用于防止滚珠丝杠轴22的意外进退的锁定机构26(参照图2)。锁定机构26安装于轴壳体10上，构成为能够与在驱动器齿轮16的周向上形成的多个卡合孔16a(参照图2)接合或分离。通过锁定机构26与卡合孔16a中的一个卡合来限制驱动器齿轮16的旋转，由此即使从操作对象装置侧向滚珠丝杠轴22侧输入外力，也能防止滚珠丝杠轴22的意外进退，将其进退方向上的位置事先保持于规定的位置上。具备这种锁定机构26的结构在将电动致动器应用于需要保持位置的设备的情况下尤为适合。

在滚珠丝杠轴22的顶端部侧安装有防止异物侵入滚珠丝杠螺母21内的护罩27。护罩27由大径端部27a、小径端部27b以及连接它们并在轴向上伸缩的波纹部27c构成，小径端部27b由护罩带28紧固于滚珠丝杠轴22的外周面。护罩27的大径端部27a由护罩带29紧固于在电动机壳体主体69上安装的圆筒状的护罩安装部件30的外周面。

另外，在护罩27的外侧设置有用于保护护罩27的圆筒状的护罩套31。在护罩套31的内侧设置有圆筒状的安装部31a(参照图1)，护罩安装部件30安装于该安装部31a。护罩套31和安装部31a均与电动机壳体主体69设置为一体。

另外，在电动机壳体主体69的与致动器壳体9侧相反一侧，安装有盖部件32。在盖部件32有形成插通孔32a，该插通孔32a供用于从未图示的动力电源向驱动用电动机2供电的汇流条33插通(参照图2)。此外，在电动机壳体主体69的外周面一体地设置有传感器壳体34，该传感器壳体34收容有用于对滚珠丝杠轴22的行程进行检测的行程传感器(参照图2)。

接着，基于图4，对使用了行程传感器的电动致动器的反馈控制进行说明。

如图4所示，在将目标值向控制装置80发送时，从控制装置80的控制器81向驱动用电动机2发送控制信号。需要说明的是，该目标值例如是在向车辆上位的ECU输入了操作量时ECU基于该操作量计算出的行程值。

接受到控制信号的驱动用电动机2开始旋转驱动，该驱动力经由上述行星齿轮减速机构11、驱动器齿轮16、从动齿轮17、滚珠丝杠螺母21而向滚珠丝杠轴22传递，使滚珠丝杠轴22前进。由此，配置于滚珠丝杠轴22的顶端部侧(致动器头部侧)的操作对象装置被操作。

此时，由行程传感器70检测出滚珠丝杠轴22的行程值(轴向位置)。由行程传感器70检测出的检测值被发送至控制装置80的比较部82，计算出检测值与上述目标值的差分。然后，使驱动用电动机2驱动，直至检测值与目标值一致。这样，通过反馈由行程传感器70检测出的行程值来控制滚珠丝杠轴22的位置，从而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，能够可靠地控制换挡位置。

接下来，基于图5，对使用压力传感器83来取代行程传感器70的情况下的反馈控制进行说明。

如图5所示，在该情况下，在操作对象装置设置有压力传感器83。当向车辆上位的ECU输入操作量时，ECU运算所要求的目标值(压力指令值)。在向控制装置80发送该目标值，从控制器81向驱动用电动机2发送控制信号时，驱动用电动机2开始旋转驱动。由此，滚珠丝杠轴22前进，配置于滚珠丝杠轴22的顶端部侧(致动器头部侧)的操作对象装置被加压操作。

由压力传感器83检测出此时的滚珠丝杠轴22的操作压力，与使用上述行程传感器70的情况相同，基于该检测值和目标值，对滚珠丝杠轴22的位置进行反馈控制。这样，通过反馈由压力传感器83检测出的压力值来控制滚珠丝杠轴22的位置，由此在将本实施方式的电动致动器1例如应用于线控制动的情况下，能够可靠地控制制动器的液压。

在此，对本发明中另一比较例的电动致动器的结构进行说明。

如图8所示的比较例的电动致动器100与上述本发明的实施方式同样地具备：驱动用电动机102、作为减速机构的行星齿轮减速机构111、作为传递齿轮机构的驱动齿轮116以及从动齿轮117、作为运动转换机构的滚珠丝杠120，但相对本发明的实施方式特别是支承驱动齿轮116的结构是不同的。

具体而言，驱动齿轮116通过配置于作为其旋转轴的齿轮轮毂118的两端部侧的两个滚动轴承190、191支承为能够旋转。在以下对比较例的结构进行详细说明时，构成电动致动器100的外装部的壳体，在图8中从左侧依次分别由以下构成：收容驱动用电动机102的电动机壳体108、收容行星齿轮减速机构111的减速齿轮壳体160、收容驱动齿轮116以及从动齿轮117的传递齿轮壳体170、收容支承滚珠丝杠120的双列轴承124的轴承壳体180、收容滚珠丝杠轴122的后端部侧的轴壳体110，各壳体相对相邻的壳体由螺栓紧固。而且，在传递齿轮壳体170安装有一方的滚动轴承190，在轴承壳体180安装有另一方的滚动轴承191。

与上述的比较例相对地，在本发明的实施方式的电动致动器1中，支承齿轮轮毂18的滚动轴承仅为一个(仅有滚动轴承19)，省略一侧的滚动轴承(就比较例而言为图8的左侧的滚动轴承190)。而且，省略滚动轴承的一侧的齿轮轮毂18的端部侧通过驱动用电动机2的输出轴2a支承为能够旋转。这样，在本实施方式中，将齿轮轮毂18的一侧的端部侧通过驱动用电动机2的输出轴2a支承为能够旋转，从而省略支承驱动齿轮16的轴承的一方。由此，由于与比较例相比部件数量变少，因此能够实现低成本化，并且也能够实现电动致动器的在轴向上的小型化。

此外，在本实施方式中，支承驱动齿轮16的驱动用电动机2和支承驱动齿轮16的滚动轴承19被一起安装于相同的壳体(致动器壳体9)，从而驱动用电动机2的输出轴2a与滚动轴承19的相对的位置精度提高。即，在驱动用电动机2和滚动轴承19安装于独立的壳体的情况下，组装这些壳体时的组装精度对驱动用电动机2与滚动轴承19的相对的位置关系产生影响，但在本实施方式的情况下，驱动用电动机2与滚动轴承19的相对的位置不受壳体彼此的组装精度的影响。由此，由驱动用电动机2与滚动轴承19支承的驱动齿轮16的位置以及姿势的精度提高。

具体而言，驱动用电动机2向致动器壳体9的安装，如图6所示，首先，在形成于板状的支板35的中央的孔部35a供驱动用电动机2的输出轴2a插通，接下来，将两个螺栓37插通支板35的螺栓插插通孔35b而与设置于驱动用电动机2的螺纹孔2c螺纹配合。由此，支板35与驱动用电动机2固定为一体。然后，将另外两根螺栓36从上述螺栓37的相反侧插通设置于支板35的其他的螺栓插通孔35c，将它们与设置于致动器壳体9的螺纹孔9a(参照图2)螺纹配合，并将支板35紧固于致动器壳体9。由此，驱动用电动机2不经由电动机壳体8而直接安装于致动器壳体9。另外，如作为图1的A-A线向视的横剖视图的图7示出支板35由螺栓36紧固于致动器壳体9的状态。

另外，在本实施方式中，组装于驱动齿轮16的行星齿轮减速机构11也与驱动用电动机2一起安装于致动器壳体9。具体而言，齿圈12通过紧固驱动用电动机2的螺栓36而共同紧固并安装于致动器壳体9(参照图7)。在齿圈12形成有用于避免与螺栓37的干扰的孔部12a(参照图1)，在齿圈12安装于致动器壳体9的状态下，齿圈12在与支板35接触的状态下被保持。这样，行星齿轮减速机构11也安装于供驱动用电动机2以及滚动轴承19安装的致动器壳体9上，从而它们的相对的位置精度提高，并且精度良好地确定驱动齿轮16的位置以及姿势。

如以上所述，根据本实施方式的电动致动器，能够省略支承驱动齿轮的轴承而实现部件数量的削减，能够实现低成本化和小型化并且能够精度良好地保持驱动齿轮的位置。另外，本发明的电动致动器不局限于上述实施方式，能够根据用途、规格来改变驱动用电动机的大小或者滚珠丝杠的行程长度等，并且能够仅变更、删除或者追加必要的部分。因此，本发明的电动致动器在将电动致动器向例如包括二轮车的机动车用电动驻车制动机构、电动液压制动机构、电动换挡切换机构、电动动力转向器以及除此以外的2WD/4WD电动切换机构、船外机用(船舶推进机用)的电动换挡切换机构等多品种展开的情况下，能够实现低成本和系列化。

附图标记说明

1 电动致动器

2 驱动用电动机

2a 输出轴

3 减速机构

5 传递齿轮机构

6 运动转换机构

9 致动器壳体

11 行星齿轮减速机构

12 齿圈

13 太阳齿轮

14 行星齿轮

15 行星齿轮支架

16 驱动齿轮

17 从动齿轮

18 齿轮轮毂(旋转轴)

18a 轴孔

19 滚动轴承。

Claims (4)

1.一种电动致动器，其具备：

驱动用电动机；

运动转换机构，其将所述驱动用电动机的旋转运动转换为与所述驱动用电动机的输出轴平行的轴向的直线运动；

传递齿轮机构，其从所述驱动用电动机向所述运动转换机构传递驱动力；以及

减速机构，其将所述驱动用电动机的旋转运动减速并向所述传递齿轮机构输出，

所述电动致动器的特征在于，

将所述传递齿轮机构所具有的齿轮的旋转轴的一端部侧由轴承支承为能够旋转，并且将所述齿轮的旋转轴的另一端部侧通过所述驱动用电动机的输出轴支承为能够旋转。

2.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，

所述减速机构是行星齿轮减速机构，

所述行星齿轮减速机构具备：

太阳齿轮，其一体地安装于所述驱动用电动机的输出轴；

齿圈，其配置于所述太阳齿轮的外周侧；

多个行星齿轮，它们配置于所述太阳齿轮与所述齿圈之间并与所述太阳齿轮和所述齿圈啮合；以及

行星齿轮支架，其将所述多个行星齿轮保持为能够旋转并且一体地安装于所述传递齿轮机构的所述齿轮的旋转轴，

所述驱动用电动机的输出轴贯通所述行星齿轮减速机构的所述太阳齿轮，并且以能够相对旋转的方式插入到设置于所述传递齿轮机构的所述齿轮的旋转轴的轴孔中。

3.根据权利要求1或2所述的电动致动器，其中，

在供所述轴承安装的致动器壳体安装有所述驱动用电动机。

4.根据权利要求3所述的电动致动器，其中，

将所述减速机构与所述驱动用电动机一起安装于所述致动器壳体。