CN109923766A - 线性电动致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线性电动致动器(1)，其具备：电动马达部(A)、丝杠机构部(B)以及操作部(C)，电动马达部(A)与丝杠机构部(B)同轴地配置，电动马达部(A)的中空转子内衬(52c)的旋转运动被传递到丝杠机构部(B)的螺母(92)，在丝杠机构部(B)的丝杠轴(93)设置有操作部(C)，该线性电动致动器(1)的特征在于，中空转子内衬(52c)与螺母(92)配置于在轴向上不重叠的位置，并且丝杠轴(93)的止转机构(M)设置于中空转子内衬(52c)的径向内侧。

Description

线性电动致动器

技术领域

本发明涉及一种线性电动致动器。

背景技术

近年来，为了实现车辆等的省力化、低燃耗化而发展电动化，例如开发出通过电动机的力来进行机动车的自动变速器、制动器、转向器等的操作的系统并将其投入市场。作为用于这样的用途的致动器，有为了将电动机的旋转运动转换为直线方向的运动而使用滚珠丝杠机构的致动器(专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-18007号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中提出一种线性电动致动器，该线性电动致动器将滚珠丝杠的螺母与电动机的转子作为一体，使电动机的转子具有滚珠丝杠的螺母的功能，利用滚动轴承对转子进行支承。该线性电动致动器构成为，电动机与滚珠丝杠同轴地配置，电动机的转子与滚珠丝杠的螺母在径向上重叠。另外，使拉杆与丝杠轴一体地连结，在该拉杆与马达壳体端部之间构成止转机构。

在专利文献1的线性电动致动器中，采用电动机的转子与滚珠丝杠的螺母在径向上重叠的结构，因此对实际的用途进行了调查，结果发现对于应对径向的安装空间小的用途存在限制。

另外，止转机构构成在向马达壳体的外部延伸的拉杆与马达壳体之间，因此，线性电动致动器的轴向尺寸变长，根据用途可知存在安装空间上的问题。

鉴于以上的问题，本发明的目的在于实现电动马达部与丝杠机构部同轴地配置的线性电动致动器的小型化及搭载性的提高。

用于解决课题的方案

本发明人等为了实现上述的目的而进行了各种研究，结果得到了如下新的构思：将线性电动致动器的电动马达部的转子内衬与丝杠机构部的螺母配置于在轴向上不重叠的位置而使其在径向上小型化，并且有效利用转子内衬的内部空间而设置丝杠机构部的丝杠轴的止转机构。

作为用于实现前述的目的的技术手段，本发明具备：电动马达部、丝杠机构部以及操作部，所述电动马达部与丝杠机构部同轴地配置，所述电动马达部的中空转子内衬的旋转运动被传递到所述丝杠机构部的螺母，在所述丝杠机构部的丝杠轴设置有所述操作部，该线性电动致动器的特征在于，所述中空转子内衬与所述螺母配置于在轴向上不重叠的位置，并且所述丝杠轴的止转机构设置于所述中空转子内衬的径向内侧。

通过上述的结构，能够实现电动马达部与丝杠机构部同轴地配置的线性电动致动器的小型化、特别是径向的小型化，提高搭载性。

通过使上述的丝杠轴的止转机构包括嵌入丝杠轴的销以及具有引导槽的引导构件，从而能够使止转机构的结构简化。

通过由滚珠丝杠构成上述的丝杠机构部，从而能够以高精度实现顺畅的直线方向的运动。

优选的是在上述的中空转子内衬与螺母之间具有减速器。由此，能够使电动马达小型化，能够使线性电动致动器小型化、轻量化。

优选的是上述的减速器为牵引传动式行星减速器。由此，能够在无齿隙的情况下实现低噪声。

优选的是在上述的中空转子内衬的径向内侧设置有中空输出轴，在中空转子内衬与中空输出轴之间具有转矩限制器。由此，能够防止对线性电动致动器的结构部件的过负荷，防止结构部件的损伤等。

发明效果

根据本发明，能够实现电动马达部与丝杠机构部同轴地配置的线性电动致动器的小型化、特别是径向的小型化，提高搭载性。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的线性电动致动器的、在图3及图6的H-H线处向视观察所得的纵剖视图。

图2是表示本发明的一个实施方式的线性电动致动器的、在图6的I-I线处向视观察所得的纵剖视图。

图3是图1的左侧视图。

图4是在图1的E-E线处向视观察所得的横剖视图。

图5是在图1的F-F线处向视观察所得的横剖视图。

图6是在图2的G-G线处向视观察所得的横剖视图。

图7是从图2的左侧观察到的立体图。

图8是从图2的右侧观察到的立体图。

具体实施方式

基于图1～图8对本发明的一个实施方式的线性电动致动器进行说明。图1是表示本实施方式的线性电动致动器的、在图3及图6的H-H线处向视观察所得的纵剖视图，图2是在图6的I-I线处向视观察所得的纵剖视图。

如图1及图2所示，线性电动致动器1的主要结构为：产生驱动力的电动马达部A；将电动马达部A的旋转运动转换为直线运动并将其输出的丝杠机构部B；将丝杠机构部B的运动输出的操作部C。

电动马达部A由径向间隙型的电动马达29构成，该径向间隙型的电动马达29具备：固定于壳体8的定子51；以及在定子51的径向内侧与定子51隔开间隙地对置配置的转子52。

定子51具有：由沿着轴向层叠的多个电磁钢板形成的定子铁芯51a；装配于定子铁芯51a的由绝缘材料构成的线圈架51b；以及卷绕于线圈架51b的线圈51c。

转子52由环状的转子铁芯52a、安装于转子铁芯52a的外周的多个磁铁52b以及固定于转子铁芯52a的内周的环状的转子内衬52c构成。转子铁芯52a由沿着轴向层叠的多个电磁钢板形成。转子内衬52c的轴向长度比转子铁芯52a的轴向长度长，转子内衬52c在转子铁芯52a的轴向两侧突出。

为了便于组装，将壳体8在轴向的一个部位或多个部位处进行分割。在本实施方式中，将壳体8分割成有底圆筒状的底部81、两端开口的筒部82、加压部84以及盖部85。在筒部82的轴向一侧(图1、图2的右侧)配置有加压部84、盖部85，在筒部82的轴向另一侧(图1、图2的左侧)配置有底部81。底部81、筒部82、加压部84以及盖部85使用螺栓86紧固而一体化。盖部85在轴向一侧形成有用于安装到使用设备(省略图示)的凸缘部85a，在该凸缘部85a设置有螺栓插通孔85b。

如图1及作为图1的左侧视图的图3所示，在壳体8的底部81内设置有端子部D，端子部D的连接器101从底部81向外侧突出。连接器101内的动力电源用的端子、信号线用的端子与定子51的线圈51c、传感器等连接。

在转子内衬52c的轴向两端部的外周面装配有滚动轴承53、54，转子内衬52c通过滚动轴承53、54旋转自如地支承于壳体8的筒部82和底部81。滚动轴承53、54使用深沟球轴承对径向载荷和轴向载荷这两者进行支承。

转子内衬52c形成为中空形状，在其内周面设置有中空形状的输出轴6。中空输出轴6的外周面以间隙配合的方式与中空转子内衬(以下，也简称为转子内衬)52c的内周面嵌合，中空输出轴6能够与转子内衬52c相对旋转。

在转子内衬52c的内周面的轴向另一侧(图1、图2的左侧)形成有内径尺寸比其他部位大的环状凹部521，在环状凹部521的内周面形成有沿轴向延伸的内花键(包括锯齿)522。另外，在中空输出轴6的外周面的轴向另一侧(图1、图2的左侧)形成有沿轴向延伸的外花键(包括锯齿)6a。在转子内衬52c的环状凹部521的内周面与和该环状凹部521的内周面对置的中空输出轴6的外周面之间形成有环状空间，在本实施方式中，在该环状空间配置有转矩限制器7。转矩限制器7防止对线性电动致动器1的结构部件的过负荷，防止结构部件的损伤等，详细内容如下所述。

如图1、图2所示，本实施方式的线性电动致动器1在电动马达29的中空转子内衬52c、具体而言与中空转子内衬52c嵌合的中空输出轴6与后述的丝杠机构部B的螺母之间具有减速器2，从减速器2向丝杠机构部B传递减速后的高转矩的旋转力。由此，能够使电动马达29小型化，实现线性电动致动器1的小型化、轻量化。另外，在本实施方式中，作为减速器2，使用了牵引传动式的行星减速器，因此能够在无齿隙的情况下实现低噪声。牵引传动式的行星减速器2的详细内容如下所述。

丝杠机构部B由滚珠丝杠91构成。滚珠丝杠91的主要结构要素为：螺母92、丝杠轴93、多个滚珠94以及作为循环构件的回珠件(省略图示)。在螺母92的内周面形成有螺旋状槽，在丝杠轴93的外周面形成有螺旋状槽。在两个螺旋状槽之间装填有滚珠94。

螺母92通过装配于其外周面的两列滚动轴承96旋转自如地支承于壳体8的盖部85。成为减速器2的输出侧的支架24通过压入等能够传递转矩地连结于螺母92的外周面。

在丝杠轴93的轴向另一侧(图1、图2的左侧)设置有丝杠轴93的止转机构M。由此，在螺母92旋转时，丝杠轴93沿图1、图2的左右方向进退。在丝杠轴93的轴向一侧(图1、图2的右侧)一体地设置有作为操作部C的致动器头部100。操作部C的致动器头部100具有以下各种形态：以与丝杠轴93分体的方式构成、具有与使用设备的对应部位的连结结构等。止转机构M的详细内容如下所述。

本实施方式的线性电动致动器1的整体结构如上所述。以下，对特征性的结构及有利的结构进行详细说明。本实施方式的特征性的结构为，在电动马达部A与丝杠机构部B同轴地配置的线性电动致动器1中，将中空转子内衬52c和螺母92配置于在轴向上不重叠的位置，并且将丝杠轴93的止转机构M设置于中空转子内衬52c的径向内侧。由此，能够实现线性电动致动器1的小型化、特别是径向尺寸的小型化，提高搭载性。

具体而言，如图1、图2所示，在本实施方式的线性电动致动器1中，电动马达29的中空转子内衬52c及经由转矩限制器7连结于该中空转子内衬52c的中空输出轴6与滚珠丝杠91的螺母92配置于在轴向上不重叠的位置。

对于本实施方式的线性电动致动器1，电动马达部A与丝杠机构部B同轴地配置，但并不是滚珠丝杠91的螺母92相对于中空转子内衬52c和中空输出轴6在径向上重叠的结构，因此，能够使中空转子内衬52c的内径D1、以及中空输出轴6的内径D2小于滚珠丝杠91的螺母92的外径D3。由此，能够使用小型的电动马达29，能够使线性电动致动器1小型化、特别是使径向尺寸小型化。

除了上述的特征以外，有效利用形成于中空输出轴6的内周面的内部空间，收容滚珠丝杠91的丝杠轴93，整体的轴向尺寸也小型化。并且，有效利用上述内部空间，在丝杠轴93的轴向另一侧(图1、图2的左侧)设置有止转机构M。

如图1及作为在图1的E-E线处向视观察所得的横剖视图的图4所示，丝杠轴93的止转机构M由引导构件95、嵌入至在丝杠轴93的径向上贯通的孔的销96、以及旋转自如地外嵌于该销96的引导轴环97构成。引导构件95固定于壳体8的底部81，引导构件95的圆筒部95a配置于中空输出轴6的内周面与丝杠轴93的外周面之间。在圆筒部95a的内侧设置有引导槽95b，并嵌入有引导轴环97。引导轴环97由PPS等树脂材料构成，能够进行顺畅的旋转。由此，若螺母92旋转，则丝杠轴93沿图1、图2的左右方向顺畅地进退。

在本实施方式中，例示出将引导轴环97的外周面设为圆筒状，使对引导轴环97进行引导的引导槽95b的引导面由平行的两个面构成的情况，但不局限于此，也可以设为由呈V状地形成角度的两个面构成的引导面、圆筒状的引导面，使引导轴环97的外周面为与各自的引导面对应的形状。

另外，例示出引导轴环97由树脂材料构成的情况，但不局限于此，也可以为金属制。并且，也可以省略引导轴环97，成为使销96直接卡合于引导槽95b的结构。

如上所说明的那样，在电动马达部A与丝杠机构部B同轴地配置的线性电动致动器1中，通过采用将中空转子内衬52c和螺母92配置于在轴向上不重叠的位置，并且将丝杠轴93的止转机构M设置于中空转子内衬52c的径向内侧的结构，能够实现线性电动致动器1的小型化、特别是径向尺寸的小型化，提高搭载性。

这里，对于权利请求的范围中的、将丝杠轴的止转机构设置于中空转子内衬的径向内侧这样的结构是也包括如下这种情况在内的概念，在中空输出轴经由转矩限制器与中空转子内衬连结的本实施方式的情况下，成为丝杠轴的止转机构设置在嵌合于中空转子内衬的内侧的中空输出轴的径向内侧的结构。

接着，基于图1、图2及作为在图1的F-F线处向视观察所得的横剖视图的图5对作为有利的结构的转矩限制器的详细内容进行说明。转矩限制器7将从电动马达29输出的旋转动力传递到中空输出轴6，另一方面，在过负荷作用时将转矩传递切断，允许电动马达部29与中空输出轴6的相对旋转。只要具有该功能，就能够使用任意结构的转矩限制器7。在本实施方式中，作为转矩限制器7的一个例子，例示出使用了摩擦离合器7的情况。

摩擦离合器7由一对第一摩擦板71、组装于他们之间的第二摩擦板73、按压板75、夹设在按压板75与第一摩擦板71之间且使第一摩擦板71与第二摩擦板73压接的波形弹簧等弹性构件74构成，按压板71通过卡止于转子内衬52c的内周面的环状槽的挡圈76在轴向上进行定位。

如图5所示，第一摩擦板71与转子内衬52c的内花键522花键嵌合并能够传递转矩地相连结。在图5中虽未图示，但按压板75也与转子内衬52c的内花键522花键嵌合。第二摩擦板73与中空输出轴6的外花键6a花键嵌合并能够传递转矩地相连结。第一摩擦板71与第二摩擦板73能够相对于内花键522、外花键6a分别沿轴向相对移动，通过弹性构件74的作用力在第一摩擦板71与第二摩擦板73之间产生摩擦力。并且，在第二摩擦板73沿圆周方向安装有多个摩擦件73a，得到与第一摩擦板71的稳定的摩擦力。

在电动马达29的中空转子内衬52c与中空输出轴6之间的转矩为摩擦板71、73之间的摩擦力以下时，两个摩擦板71、73一体地旋转，转矩被传递到中空输出轴6。在中空转子内衬52c与中空输出轴6之间的转矩大于摩擦板71、73之间的摩擦力时，一个摩擦板相对于另一个摩擦板滑动，因此，向中空输出轴6的转矩传递被切断。由此，能够防止对线性电动致动器1的结构部件的过负荷，防止结构部件的损伤等。

进而，基于图2及作为在图2的G-G线处向视观察所得的横剖视图的图6对作为有利的结构的牵引传动式行星减速器的详细内容进行说明。牵引传动式行星减速器2的主要结构为：太阳轮21、外侧环22、多个行星齿轮23、以及支架24(参照图2)。作为太阳轮21使用中空输出轴6的端部，作为行星齿轮23使用滚动轴承25(例如深沟球轴承)。作为行星齿轮23的各滚动轴承25的内圈被压入固定于支架24的轴26。

如图1、图2所示，外侧环22一体地具有：截面U状的主体部22a、以及向主体部22a的轴向两侧突出的凸缘部22b。虽省略了图示，但在将壳体8的筒部82与加压部84结合之前的状态下，对于收容于筒部82的内周的外侧环22，使轴向一侧(图1、图2的右侧)的凸缘部22b比筒部82的端面突出。然后，在使用螺栓86将加压部84与盖部85一起压入至与筒部82的端面抵接并将两者结合时，向加压部84按压的外侧环22发生弹性变形，主体部22a向内径侧鼓起。通过该外侧环22向内径侧的弹性变形，从而对外侧环22与行星齿轮23的接触部、以及行星齿轮23与太阳轮21的接触部施加预压。

在外侧环22的凸缘部22b与筒部82的端面之间配置有环状的调整构件(垫片)28。通过选择使用适当厚度的调整构件28，从而能够将上述的预压设定在规定范围。

将滚珠丝杠91的螺母92的外周面利用压入等能够传递转矩地连结于减速器2的成为输出侧的支架24的内周面。

最后，将本实施方式的线性电动致动器1的外观示于图7及图8。图7是从图2的左侧观察到的立体图，图8是从图2的右侧观察到的立体图。可以理解，对于本实施方式的线性电动致动器1，特别是径向尺寸被有效小型化，搭载性良好。

在以上说明的实施方式的线性电动致动器中，例示出由滚珠丝杠构成丝杠机构部的情况，但不局限于此，也可以由滑动丝杠构成丝杠机构部。另外，作为电动马达部A的电动马达29例示出径向间隙型的电动马达，但不局限于此，也可以使用轴向间隙型马达。

在以上说明的实施方式的线性电动致动器中，例示出作为减速器使用了牵引传动式行星减速器的情况，但不局限于此，也可以使用具有其他机构的减速器。另外，也可以设为不设置减速器的线性电动致动器。

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 线性电动致动器

2 牵引传动式行星减速器

6 中空输出轴

7 转矩限制器

8 壳体

23 行星齿轮

29 电动马达

52c 中空转子内衬

91 滚珠丝杠

92 螺母

93 丝杠轴

95 引导构件

96 销

97 引导轴环

A 电动马达部

B 丝杠机构部

C 操作部

D 端子部

M 止转机构。

Claims (6)

1.一种线性电动致动器，其具备电动马达部、丝杠机构部以及操作部，所述电动马达部与丝杠机构部同轴地配置，所述电动马达部的中空转子内衬的旋转运动被传递到所述丝杠机构部的螺母，在所述丝杠机构部的丝杠轴设置有所述操作部，

该线性电动致动器的特征在于，

所述中空转子内衬与所述螺母配置于在轴向上不重叠的位置，

并且，所述丝杠轴的止转机构设置于所述中空转子内衬的径向内侧。

2.根据权利要求1所述的线性电动致动器，其特征在于，

所述丝杠轴的止转机构包括嵌入所述丝杠轴的销以及具有引导槽的引导构件。

3.根据权利要求1所述的线性电动致动器，其特征在于，

所述丝杠机构部由滚珠丝杠构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的线性电动致动器，其特征在于，

在所述中空转子内衬与所述螺母之间具有减速器。

5.根据权利要求4所述的线性电动致动器，其特征在于，

所述减速器为牵引传动式行星减速器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的线性电动致动器，其特征在于，

在所述中空转子内衬的径向内侧设置有中空输出轴，在中空转子内衬与所述中空输出轴之间具有转矩限制器。