CN114337089A - 电动致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动致动器，该电动致动器具有：马达轴，其由马达部驱动而以中心轴线为中心进行旋转，该马达轴在轴向上具有贯通孔；以及输出轴，该输出轴的轴向一侧通入到贯通孔中，马达轴的旋转被传递至该输出轴。在马达轴的轴向另一侧设置有与贯通孔相连的轴向的凹陷部。在输出轴的轴向另一侧设置有连结部，该连结部从轴向另一侧与被传递输出轴的旋转的被驱动体连结。连结部的轴向一侧插入至凹陷部。

Description

电动致动器

技术领域

本发明涉及电动致动器。

背景技术

已知有马达部的旋转经由减速器来传递的电动致动器。例如，在专利文献1中公开了一种电动致动器，该电动致动器在一个轴上构成有马达轴、减速齿轮以及作为与车辆侧的接口的花键，并且该花键突出。

专利文献1：日本特开2018-126032号公报

由于在一个轴上构成有较多的功能部件，因此存在轴向的体型变大的问题。

发明内容

本发明是考虑以上那样的点而完成的，其目的在于提供小型的电动致动器。

本发明的一个方式为电动致动器，其具有：马达轴，其由马达部驱动而以中心轴线为中心进行旋转，该马达轴在轴向上具有贯通孔；以及输出轴，该输出轴的轴向一侧通入到所述贯通孔中，所述马达轴的旋转被传递至该输出轴，在所述马达轴的轴向另一侧设置有与所述贯通孔相连的轴向的凹陷部，在所述输出轴的轴向另一侧设置有连结部，该连结部从轴向另一侧与被传递所述输出轴的旋转的被驱动体连结，所述连结部的轴向一侧插入至所述凹陷部。

根据本发明的一个方式，能够提供小型的电动致动器。

附图说明

图1是示出本实施方式的电动致动器的剖视图。

图2是示出本实施方式的电动致动器的剖视图，是图1中的II-II剖视图。

图3是示出本实施方式的电动致动器的一部分的概略性的剖视图。

标号说明

10：电动致动器；12：支承面；15：支承部件(分隔部件)；20：马达部；21：马达轴；21a：第1轴部；21b：第2轴部(偏心轴部)；22：转子；23：定子；24b：外周面；25：贯通孔；30：减速机构；40：磁铁；41：输出轴；45：连结凹部；51：第2轴承；52：第3轴承；53：第1轴承；63：磁传感器；64：导电线；70：电路板；140：汇流条保持架；141：周壁部；142：突起部；143：间隔件；150：汇流条；J1：中心轴线；J2：偏心轴线。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的电动致动器进行说明。另外，本发明的范围并不限定于以下的实施方式，能够在本发明的技术思想的范围内任意地变更。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使实际的构造与各构造中的比例尺、数量等不同。

在各图中，Z轴方向是以正侧作为上侧、以负侧作为下侧的上下方向。各图中适当示出的中心轴线J1的轴向与Z轴方向、即上下方向平行。在以下的说明中，只要没有特别说明，将与中心轴线J1的轴向平行的方向简称为“轴向”。另外，只要没有特别说明，将以中心轴线J1为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J1为中心的周向简称为“周向”。

在本实施方式中，上侧相当于轴向一侧，下侧相当于轴向另一侧。另外，上侧和下侧仅是用于说明各部的相对位置关系的名称，实际的配置关系等也可以是由这些名称表示的配置关系等以外的配置关系等。

图1至图3所示的本实施方式的电动致动器10例如是搭载于车辆的电动致动器。如图1和图3所示，电动致动器10具有壳体11、分隔部件15、马达部20、第1轴承53、第2轴承51、第3轴承52、减速机构30、输出轴41、磁传感器63、电路板70以及汇流条保持架140，其中，该马达部20具有以中心轴线J1为中心进行旋转的马达轴21。

如图1所示，壳体11收纳分隔部件15、马达部20、马达轴21、减速机构30、输出轴41、磁传感器63、电路板70以及汇流条保持架140。壳体11具有在上侧开口的下壳体11A和固定于下壳体11A的开口部的上壳体11B。

下壳体11A呈以中心轴线J1为中心而沿轴向延伸的圆筒状。下壳体11A具有基板收纳部13a、壳体筒部13b、输出部收纳部13c以及轴承保持部13d。基板收纳部13a是收纳电路板70和汇流条保持架140的部分。基板收纳部13a在上侧开口。基板收纳部13a构成在下壳体11A的上侧部分的径向内侧。基板收纳部13a的底面是支承并固定电路板70和汇流条保持架140的支承面12。支承面12朝向上侧。

壳体筒部13b包围马达部20的径向外侧。输出部收纳部13c是收纳后述的输出部46的部分。轴承保持部13d保持第3轴承52。轴承保持部13d以中心轴线J1为中心而从壳体11的下端部向上侧延伸。

上壳体11B是具有在下侧开口的凹部16a的容器状的部件。上壳体11B和下壳体11A通过沿轴向贯穿上壳体11B的多个螺栓而紧固。在本实施方式中，上壳体11B相当于从上侧覆盖下壳体11A的开口的盖部。上壳体11B具有轴承保持部16b。轴承保持部16b保持第1轴承53。轴承保持部16b以中心轴线J1为中心而向下侧延伸。

马达部20的中心轴线是中心轴线J1。如图1所示，马达部20具有转子22和定子23。转子22具有马达轴21、转子铁芯22a以及磁铁40。

马达轴21具有第1轴部21a、第2轴部21b以及贯通孔25。第1轴部21a沿轴向延伸并位于马达轴21的上侧。第2轴部21b沿轴向延伸并位于马达轴21的下侧。第2轴部21b的直径比第1轴部21a的直径大。更详细而言，第2轴部21b的外径比第1轴部21a的外径大。第2轴部21b是以相对于中心轴线J1偏心的偏心轴线J2为中心的偏心轴部。偏心轴线J2与中心轴线J1平行。贯通孔25以中心轴线J1为中心而延伸。因此，第1轴部21a呈以中心轴线J1为中心而延伸的圆筒状。第2轴部21b在下侧具有轴向的凹陷部26。凹陷部26以偏心轴线J2为中心而延伸。因此，第2轴部21b呈以偏心轴线J2为中心而延伸的圆筒状。凹陷部26的上侧与贯通孔25的下侧相连。马达轴21的第2轴部21b被第3轴承52支承为能够绕偏心轴线J2旋转。

马达轴21的旋转经由减速机构30而传递至输出轴41。输出轴41具有轴部41a和连结部42。轴部41a位于上侧，连结部42位于下侧。轴部41a呈以中心轴线J1为中心而延伸的圆柱状。轴部41a的上侧通入到马达轴21的贯通孔25中。轴部41a的上侧端部向马达轴21的上侧突出。向马达轴21的上侧突出的轴部41a的上侧端部被第1轴承53支承为能够绕中心轴线J1旋转。马达轴21的上侧端部经由第1轴承53而支承在壳体11上。

连结部42的下侧端部向马达轴21的下侧突出。向马达轴21的下侧突出的连结部42的下侧端部被第2轴承51支承为能够绕中心轴线J1旋转。马达轴21的下侧端部经由第2轴承51而支承在壳体11上。输出轴41的轴向的端部被第1轴承53和第2轴承51支承为能够绕中心轴线J1旋转。因此，在贯通孔25中通入有输出轴41的轴部41a的马达轴21被轴部41a支承为能够绕中心轴线J1旋转。

第1轴承53、第2轴承51以及第3轴承52分别是具有内圈和位于内圈的径向外侧的外圈的滚动轴承。在本实施方式中，第1轴承53、第2轴承51以及第3轴承52例如是内圈与外圈经由多个滚珠而连结的球轴承。

连结部42的上侧插入至马达轴21的凹陷部26。通过连结部42的上侧插入至马达轴21的凹陷部26，能够缩短输出轴41的轴向的长度。因此，能够缩短电动致动器10的轴向的长度而使该电动致动器10小型化。

连结部42具有以中心轴线J1为中心而延伸的圆筒状的筒部44。在筒部44的内径设置有连结凹部45。连结凹部45从输出轴41的下侧的端部向上侧凹陷。沿着轴向观察时，连结凹部45呈以中心轴线J1为中心的大致圆形状。在连结凹部45的内周面沿着周向设置有多个花键槽。在连结凹部45中插入而连结有输出电动致动器10的驱动力的其他部件。其他部件例如是车辆中的手动轴。电动致动器10根据驾驶员的换挡操作来驱动手动轴，从而切换车辆的齿轮。

通过连结部42具有向上侧凹陷的连结凹部45，与连结部42为向下侧突出的轴状的情况相比，能够缩短输出轴41的轴向的长度。因此，能够缩短电动致动器10的轴向的长度而使该电动致动器10小型化。通过第1轴承53由设置于壳体11的轴承保持部16b保持，第2轴承51由设置于壳体11的轴承保持部13d保持，能够提高输出轴41相对于中心轴线J1的同轴度。通过第1轴承53由设置于壳体11的轴承保持部16b保持，第2轴承51由设置于壳体11的轴承保持部13d保持，无需另外设置对第1轴承53和第2轴承51进行保持的部件，从而能够有助于降低成本和电动致动器10的小型化。

转子铁芯22a固定在马达轴21的外周面。更详细而言，转子铁芯22a固定在第1轴部21a的外周面。转子铁芯22a的周缘部从下侧支承于后述的分隔部件15，该分隔部件15从下侧支承于下壳体11A。分隔部件15是从下侧支承转子铁芯22a的支承部件。磁铁40固定在转子铁芯22a的径向外侧。磁铁40沿周向隔开间隔地配置有多个。

定子23位于转子22的径向外侧。定子23具有定子铁芯23a和多个线圈23b。定子铁芯23a呈包围转子22的径向外侧的圆环状。定子铁芯23a的外周面24a固定在壳体筒部13b的内周面。多个线圈23b例如隔着未图示的绝缘件而安装在定子铁芯23a的齿上。

如图2所示，定子23在比外周面24a靠径向内侧的位置具有外周面24b。外周面24b按每个磁极而配置。沿轴向观察时，外周面24b与周向的磁极中心垂直。在定子23的外周面24b设置有向径向内侧凹陷的槽部27。槽部27沿轴向延伸。槽部27分别配置在比定子铁芯23a的外周面24a靠上侧和下侧的位置。槽部27沿周向隔开间隔地配置有多个。

汇流条保持架140配置在转子22的上侧。汇流条保持架140呈圆环板状。如图1所示，汇流条保持架140具有间隔件143。间隔件143呈沿轴向延伸的圆筒状。间隔件143向汇流条保持架140的上侧突出。间隔件143的上端与电路板70的下侧接触。汇流条保持架140与电路板70通过从上侧贯穿电路板70和间隔件143的螺栓144而被螺钉紧固在下壳体11A的支承面12。螺栓144例如设置有3个。汇流条保持架140与电路板70在沿轴向观察时与间隔件143重叠的位置处被螺栓144从上侧进行螺钉紧固。被螺钉紧固的电路板70在汇流条保持架140的上侧隔开间隙地配置。电路板70与汇流条保持架140的间隙的尺寸是间隔件143向汇流条保持架140的上侧突出的尺寸。

汇流条保持架140具有向下侧延伸的周壁部141。周壁部141位于比定子23的外周面24b靠径向外侧的位置。周壁部141位于比定子23的外周面24a靠径向内侧的位置。周壁部141的下侧的端部在汇流条保持架140被螺钉紧固于支承面12时与定子23的上侧接触。

在汇流条保持架140被螺钉紧固于下壳体11A的支承面12时，周壁部141的下侧的端部与定子23的上侧接触，由此从下侧支承于分隔部件15的定子23在轴向上被定位并固定于下壳体11A。

如图2所示，汇流条保持架140的周壁部141具有向径向内侧突出的突起部142。突起部142沿轴向延伸。突起部142的周向的位置与定子23的槽部27的周向的位置相同。突起部142在径向上与槽部27对置。向周壁部141的径向内侧突出的突起部142插入至槽部27。突起部142插入至槽部27的汇流条保持架140与定子23在周向上被定位。当相对于在上侧开口的槽部27从上侧插入突起部142的同时将汇流条保持架140收纳于基板收纳部13a时，能够将汇流条保持架140相对于定子23和下壳体11A在周向上定位。因此，在汇流条保持架140被螺钉紧固于下壳体11A的支承面12时，能够将汇流条保持架140、定子23以及下壳体11A在周向和轴向上相互定位。

汇流条保持架140保持磁传感器63、导电线64以及多个汇流条150。在本实施方式中，汇流条保持架140、磁传感器63、导电线64、间隔件143以及多个汇流条150是通过树脂成型而一体化的成型体。更详细而言，汇流条保持架140通过将磁传感器63、导电线64、间隔件143以及汇流条150作为嵌件部件的嵌件成型而制作。

磁传感器63能够检测磁铁40的磁场。磁传感器63例如是霍尔元件。磁传感器63固定在汇流条保持架140的下侧。磁传感器63隔着间隙与磁铁的上侧对置地配置。如图2所示，磁传感器63沿周向隔开间隔地配置有3个。磁传感器63彼此的周向的间隔与磁极的周向的间隔相同。磁传感器63通过检测磁铁40的磁场来检测磁铁40的旋转位置，从而检测马达轴21的旋转。

根据本实施方式的电动致动器10，由于配置在汇流条保持架140上的磁传感器63检测磁铁40的磁场，因此不另外需要用于安装磁传感器的剩余的基板。根据本实施方式的电动致动器10，磁传感器63和汇流条保持架140是通过树脂成型而一体化的成型体，在汇流条保持架140被螺钉紧固并组装到下壳体11A的支承面12时，能够与定子23在周向上和轴向上进行定位。根据本实施方式的电动致动器10，能够抑制因组装精度而产生提前角偏移从而导致马达的旋转控制的精度降低。

导电线64的一端与磁传感器63电连接。导电线64可以是从磁传感器63延伸的端子，也可以是一端侧与磁传感器63连接的汇流条。导电线64从汇流条保持架140的内部贯穿汇流条保持架140，另一端侧通过钎焊、焊接、压入等连接方法与电路板70电连接。

电路板70呈沿与轴向垂直的平面扩展的板状。电路板70收纳于下壳体11A。更详细而言，电路板70被收纳在基板收纳部13a内。电路板70是与马达部20电连接的基板。电路板70例如控制向马达部20提供的电流。即，在电路板70上例如搭载有逆变器电路。

如图3所示，汇流条150的一侧的端部150a把持从定子23的线圈23b引出的线圈引出线，并通过钎焊或焊接与线圈23b连接。汇流条150的另一侧的端部150b从汇流条保持架140的上表面向上侧突出。在本实施方式中，汇流条150的另一侧的端部150b从下侧向上侧贯穿电路板70。端部150b在贯穿电路板70的位置处通过钎焊、焊接、压入等连接方法与电路板70电连接。由此，电路板70经由汇流条150与马达部20电连接。

减速机构30配置在马达轴21中的第2轴部21b的径向外侧和输出轴41中的连结部42的径向外侧。减速机构30配置在马达部20的下侧。分隔部件15配置在定子23与减速机构30的轴向之间。减速机构30具有外齿齿轮31、内齿齿轮32、输出部46以及多个突出部43。

外齿齿轮31呈以偏心轴部21b的偏心轴线J2为中心而沿偏心轴线J2的径向扩展的圆环板状。在外齿齿轮31的径向外侧面设置有齿轮部。外齿齿轮31的齿轮部具有沿着外齿齿轮31的外周排列的多个齿部。

外齿齿轮31与马达轴21连结。更详细而言，外齿齿轮31经由第3轴承52与马达轴21的偏心轴部21b连结。由此，马达轴21与减速机构30连结。外齿齿轮31从径向外侧与第3轴承52的外圈嵌合。偏心轴部21b从径向外侧与第3轴承52的内圈嵌合。由此，第3轴承52将马达轴21和外齿齿轮31以能够绕偏心轴线J2相对地旋转的方式连结。

在本实施方式中，外齿齿轮31具有多个孔部31a。在本实施方式中，孔部31a沿轴向贯穿外齿齿轮31。多个孔部31a沿着周向配置。更详细而言，多个孔部31a沿着以偏心轴线J2为中心的周向在一周范围内等间隔地配置。沿轴向观察时，孔部31a为圆形状。孔部31a的内径比突出部43的外径大。另外，孔部31a也可以是具有底部的孔。

内齿齿轮32位于外齿齿轮31的径向外侧，呈包围外齿齿轮31的环状。在本实施方式中，内齿齿轮32呈以中心轴线J1为中心的圆环状。内齿齿轮32的径向外缘部配置在设置于壳体筒部13b的内周面的向径向内侧凹陷的台阶部13e并被固定。由此，减速机构30被下壳体11A保持。内齿齿轮32与外齿齿轮31啮合。在内齿齿轮32的径向内侧面设置有齿轮部。内齿齿轮32的齿轮部具有沿着内齿齿轮32的内周排列的多个齿部。在本实施方式中，内齿齿轮32的齿轮部仅在周向的一部分上与外齿齿轮31的齿轮部啮合。

输出部46呈以中心轴线J1为中心而沿径向扩展的圆环板状。输出部46位于外齿齿轮31的下侧。输出部46固定在输出轴41的外周面。更详细而言，输出部46固定在输出轴41的连结部42的外周面。

多个突出部43例如通过焊接而固定于输出部46。多个突出部43从输出部46向上侧突出。即，多个突出部43从输出部46朝向外齿齿轮31突出。突出部43呈圆柱状。多个突出部43沿着周向配置。更详细而言，多个突出部43沿着以中心轴线J1为中心的周向在一周范围内等间隔地配置。突出部43的数量例如为8个。

多个突出部43分别插入至多个孔部31a中。突出部43的外周面与孔部31a的内周面内接。由此，多个突出部43经由孔部31a的内侧面将外齿齿轮31支承为能够绕中心轴线J1摆动。

在本实施方式中，沿着径向观察时，孔部31a和突出部43与第3轴承52和第2轴部21b重叠。换言之，孔部31a、突出部43、第3轴承52以及第2轴部21b分别具有在轴向上彼此位于相同的位置的部分。

当马达轴21绕中心轴线J1旋转时，作为偏心轴部的第2轴部21b以中心轴线J1为中心而沿周向公转。第2轴部21b的公转经由第3轴承52传递至外齿齿轮31，外齿齿轮31在孔部31a的内周面与突出部43的外周面内接的位置变化的同时进行摆动。由此，外齿齿轮31的齿轮部与内齿齿轮32的齿轮部啮合的位置在周向上变化。因此，马达轴21的旋转力经由外齿齿轮31传递至内齿齿轮32。

这里，在本实施方式中，内齿齿轮32是被固定的，因此不旋转。因此，利用传递至内齿齿轮32的旋转力的反作用力而使外齿齿轮31绕偏心轴线J2旋转。此时，外齿齿轮31旋转的朝向为与马达轴21旋转的朝向相反的朝向。外齿齿轮31绕偏心轴线J2的旋转经由孔部31a和突出部43而传递至输出部46。由此，输出轴41绕中心轴线J1旋转。这样，马达轴21的旋转经由减速机构30而传递至输出轴41

输出轴41的旋转通过减速机构30而相对于马达轴21的旋转被减速。具体而言，在本实施方式的减速机构30的结构中，输出轴41的旋转相对于马达轴21的旋转的减速比R由R＝-(N2-N1)/N2来表示。表示减速比R的式子的开头的负号表示相对于马达轴21旋转的朝向，被减速的输出轴41的旋转的朝向为相反朝向。N1是外齿齿轮31的齿数，N2是内齿齿轮32的齿数。作为一例，在外齿齿轮31的齿数N1为59且内齿齿轮32的齿数N2为60的情况下，减速比R为-1/60。

这样，根据本实施方式的减速机构30，能够使输出轴41的旋转相对于马达轴21的旋转的减速比R较大。因此，能够使输出轴41的旋转扭矩较大。

应用本发明的电动致动器只要是能够通过被提供电力而使作为对象的物体运动的装置即可，也可以是不具有减速机构的马达。另外，电动致动器也可以是具有由马达部驱动的泵部的电动泵。电动致动器的用途没有特别限定。电动致动器也可以搭载于根据驾驶员的换档操作而被驱动的线控方式的致动器装置。另外，电动致动器也可以搭载于车辆以外的设备。另外，在本说明书中进行了说明的各结构能够在相互不矛盾的范围内适当组合。

Claims (7)

1.一种电动致动器，其具有：

马达轴，其由马达部驱动而以中心轴线为中心进行旋转，该马达轴在轴向上具有贯通孔；以及

输出轴，该输出轴的轴向一侧通入到所述贯通孔中，所述马达轴的旋转被传递至该输出轴，

在所述马达轴的轴向另一侧设置有与所述贯通孔相连的轴向的凹陷部，

在所述输出轴的轴向另一侧设置有连结部，该连结部从轴向另一侧与被传递所述输出轴的旋转的被驱动体连结，

所述连结部的轴向一侧插入至所述凹陷部。

2.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，

所述输出轴的轴向一侧的端部和轴向另一侧的端部从所述马达轴突出，

所述输出轴的轴向一侧的端部经由第1轴承而支承在壳体上，

所述输出轴的轴向另一侧的端部的所述连结部经由第2轴承而支承在所述壳体上。

3.根据权利要求1或2所述的电动致动器，其中，

所述马达部具有能够以所述中心轴线为中心进行旋转的转子，

所述马达轴具有：

第1轴部，其固定在所述转子上；以及

第2轴部，其位于所述第1轴部的轴向另一侧，该第2轴部的直径比所述第1轴部的直径大，

所述凹陷部设置于所述第2轴部。

4.根据权利要求3所述的电动致动器，其中，

所述连结部具有筒部，

在所述筒部的内径具有与所述被驱动体连结的连结凹部。

5.根据权利要求3所述的电动致动器，其中，

所述马达轴被所述第2轴部支承在第3轴承上。

6.根据权利要求5所述的电动致动器，其中，

所述马达部具有定子，该定子与所述转子隔着间隙而在径向上对置，

所述定子具有：

定子铁芯，其呈沿着周向的环状；以及

绝缘件，其安装在所述定子铁芯上，

所述第3轴承的轴向一侧的端部位于所述转子的轴向另一侧的端部与所述绝缘件的轴向另一侧的端部之间。

7.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，

该电动致动器具有减速机构，该减速机构与所述马达轴的轴向另一侧的部分连结，

所述马达轴的旋转经由所述减速机构而传递至所述输出轴。

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