CN109891722A

CN109891722A - 电动致动器

Info

Publication number: CN109891722A
Application number: CN201780067470.1A
Authority: CN
Inventors: 清水辰德
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2019-06-14
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: US20200049241A1; EP3534508A1; JP6838935B2; EP3534508A4; US11242918B2; JP2018074789A; CN109891722B; WO2018079544A1

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)的旋转运动转换为直线运动；护罩(27)，其防止异物侵入运动转换机构(6)内；以及护罩套(31)，其配置为覆盖护罩(27)的外侧，将护罩套(31)与电动致动器的外装壳体(8)形成为一体，在护罩套(31)的内侧安装有供护罩(27)安装的护罩安装部件(30)。

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***，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电动线性致动器。

例如，在专利文献1中提出了如下致动器：在直动的轴与对轴支承的轴套之间安装防止水、粉尘等侵入的护罩，进一步地在护罩的外周设置对护罩进行保护的护罩套。

在先专利文献

专利文献

专利文献1：日本国际公开第2010/134125号

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的结构中，护罩套与致动器的外装壳体分别独立地构成，因此能够在将护罩安装于轴与轴套之间后，以将护罩套罩在护罩的外侧的方式进行安装。与此相对，若将护罩套与外装壳体形成为一体，则必须将护罩***于护罩套的内侧进行安装，因此存在安装作业困难且需要在护罩安装部与护罩套之间确保安装作业所需的空间、电动致动器大型化的问题。由于上述情况，因此难以将护罩套与致动器的外装壳体形成为一体。

因此，本发明的目的在于，提供一种即使将护罩套与外装壳体形成为一体也能将护罩容易地安装于护罩套内的电动致动器。

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直线运动；护罩，其防止异物侵入运动转换机构内；以及护罩套，其配置为覆盖护罩的外侧，所述电动致动器的特征在于，将护罩套与电动致动器的外装壳体形成为一体，在护罩套的内侧安装有供护罩安装的护罩安装部件。

这样，通过构成为能够将护罩安装部件安装于护罩套的内侧，由此即使将护罩套与外装壳体形成为一体，也能够容易地实施护罩的安装。即，能够在将护罩安装于护罩安装部件之后，将护罩安装部件安装于护罩套内，因此无需在护罩套内的狭窄的作业空间中实施护罩的安装作业，能够容易地安装护罩。另外，由于无需事先在护罩套内确保护罩的安装作业所需的空间，因此能够减小护罩套的外径，也能实现电动致动器的在径向上的小型化。

本发明也能够应用于如下电动致动器：将运动转换机构设为在与驱动用电动机的输出轴平行的轴上配置的滚珠丝杠，并且所述电动致动器还具备从驱动用电动机向滚珠丝杠传递的传递驱动力齿轮机构。

另外，也可以是，在电动致动器中，作为所述外装壳体，具备：电动机壳体，其收容驱动用电动机；以及致动器壳体，其对传递齿轮机构和滚珠丝杠进行支承，将护罩套与电动机壳体形成为一体。

另外，优选为，护罩安装部件具有卡合爪，所述卡合爪在将所述护罩安装部件沿轴向***了护罩套时，在径向上弹性变形而与护罩套卡合。通过设置为这样的结构，从而仅将护罩安装部件沿轴向***护罩套，便能容易地实施安装。

另外，也可以是，将护罩与护罩安装部件接合为一体。在该情况下，由于不需要用于将护罩安装于护罩安装部件上的护罩带，因此部件数量减少，能够实现低成本化。

发明效果

根据本发明，通过构成为能够将护罩安装部件安装于护罩套的内侧，由此，即使在将护罩套与外装壳体形成为一体的结构中，也能将护罩容易地安装于护罩套内，从而也能够实现电动致动器的小型化。这样，根据本发明，能够消除在将护罩套与外装壳体形成为一体的情况下的护罩安装作业的困难性、电动致动器的大型化的问题，因此能够将护罩套与外装壳体形成为一体。由此，能够减少用于形成较大的部件的模具，从而实现低成本化。

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是示出护罩的安装部位的剖视图。

图7是示出将护罩套、护罩安装部件以及护罩分开后的状态的立体图。

图8是本发明的其他实施方式的电动致动器的纵剖视图。

图9是上述其他实施方式的电动致动器的分解立体图。

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连结的太阳轮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齿轮16以及与驱动齿轮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)通过驱动用电动机2的输出轴2a***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***于齿轮轮毂18。

齿轮轮毂18与行星齿轮支架15以一体旋转的方式连结。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***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***通过孔32a，该***通过孔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***通过(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***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。

本实施方式的电动致动器1的整体构成和动作如上所述。以下，关于本实施方式的电动致动器1，对护罩27的安装结构进行详细地说明。

图6是示出护罩27的安装部位的剖视图，图7是示出将护罩套31、护罩安装部件30以及护罩27分开后的状态(组装前的状态)的立体图。

如图6所示，护罩安装部件30具有：安装部30a，其供护罩27安装；以及被安装部30b，其安装于护罩套31的安装部31a。在安装部30a形成有沿周向延伸的槽30c，该槽30c用于供护罩27的大径端部27a嵌入并由护罩带29进行紧固。在被安装部30b上，沿轴向延伸的狭缝在整个周向上等间隔地形成有多个，由此，形成有能够在径向上弹性变形的多个卡合片30d(参照图7)。在各卡合片30d的顶端部设置有卡合爪30e。另外，被安装部30b的外径形成得比安装部30a的外径小。因此，在安装部30a与被安装部30b之间的边界的外周面上形成有台阶部30f。

护罩套31的安装部31a是设置于护罩套31的内周面的圆筒部。在护罩套31的内周面设置有向内径方向立起的立起部31b，以从立起部31b向滚珠丝杠轴22的后端部一侧(图6中的右侧)沿轴向延伸的方式设置有安装部31a。另外，在安装部31a与立起部31b相连接的部位形成有倾斜面31c。该倾斜面31c作为在护罩安装部件30安装于安装部31a上时对护罩安装部件30的安装方向上的顶端部进行引导的引导面而发挥作用，并且也起到如下作用：确保在与护罩安装部件30之间对作为密封部件的O型环50进行夹设的空间。

为了将护罩27安装于护罩套31内，首先，将护罩27的大径端部27a嵌合于护罩安装部件30的槽30c中，将大径端部27a由护罩带29紧固而固定于护罩安装部件30。接下来，在护罩安装部件30的台阶部30f安装O型环50，并将安装有O型环50和护罩27的护罩安装部件30***于护罩套31内。在将护罩安装部件30***于护罩套31内时，护罩安装部件30的被安装部30b***于护罩套31的安装部31a内。此时，被安装部30b的各卡合片30d通过与安装部31a的内周面接触而向内径方向弹性变形，在各卡合片30d的顶端部通过了安装部31a的时刻，各卡合片30d向外径方向弹性复原。由此，卡合爪30e与安装部31a的端部卡合，护罩安装部件30以不与安装部31a脱离的方式安装于安装部31a。另外，此时，护罩安装部件30的台阶部30f与立起部31b抵接，O型环50夹于护罩安装部件30与安装部31a之间，并且它们之间被封闭。

如上所述，护罩27向护罩套31的安装结束。另外，护罩27向滚珠丝杠轴22的安装能够通过如下方式进行：在将安装有护罩27的护罩套31向致动器壳体9组装时，将组装于致动器壳体9上的滚珠丝杠轴22***通过于护罩27内，由护罩带28在所***通过的滚珠丝杠轴22的顶端部侧紧固护罩27的小径端部27b。

如上所述，根据本实施方式的电动致动器1的结构，通过将安装有供护罩27的护罩安装部件30与电动机壳体8(电动机壳体主体69)分别独立地构成，从而即使在将护罩套31与电动机壳体8形成为一体的结构中，也能够容易地实施护罩27的安装。即，能够在将护罩27安装于护罩安装部件30之后，将护罩安装部件30安装于护罩套31内，因此无需在护罩套31内的狭窄的作业空间中实施护罩27的安装作业，能够容易地安装护罩27。此外，在本实施方式中，由于是护罩安装部件30的被安装部30b被弹性变形地安装的所谓卡扣安装结构，因此只需将护罩安装部件30相对于护罩套31在轴向上***，就能够容易地实施安装。

另外，根据本实施方式的电动致动器1的结构，无需事先在护罩套31内确保护罩27的安装作业所需的空间。即，也可以不在护罩安装部件30的外周面与护罩套31的内周面之间确保用于***护罩27的大径端部27a、护罩带29等的空间，因此，如图6所示，能够将护罩安装部件30的外周面与护罩套31的内周面之间的间隔D设定得比护罩27的大径端部27a的顶端部的厚度T小。这样，根据本实施方式的电动致动器1的结构，能够减小护罩套31的外径，从而能够实现电动致动器1的在径向上的小型化。

另外，根据本实施方式的电动致动器1的结构，通过将护罩套31与电动机壳体8(电动机壳体主体69)形成为一体，从而能够减少用于形成较大的部件的模具，实现低成本化。另一方面，护罩安装部件30与护罩套31、电动机壳体8分别独立，由此容易实施这些部件的注塑成型。即，由于存在用于在护罩安装部件30上安装护罩27的槽30c，因此若将电动机壳体8与护罩安装部件30形成为一体，则存在无法在轴向上脱模的情况，但通过分别独立构成护罩安装部件30，能够解决这种问题，从而容易地实施注塑成型。

另外，可以将护罩27与护罩安装部件30接合为一体。例如，将另外制造的橡胶制的护罩27与预先利用注塑成型形成的树脂制的护罩安装部件30进行硫化粘合，由此能够将护罩27与护罩安装部件30接合为一体。在该情况下，不需要用于将护罩27安装于护罩安装部件30上的护罩带29，因此部件数量减少，实现低成本化。

图8是本发明的其他实施方式的电动致动器的纵剖视图，图9是该其他实施方式的电动致动器的分解立体图。

图8和图9所示的电动致动器不具备图1～图7所示的电动致动器所具备的行星齿轮减速机构11和锁定机构26。因此，电动机壳体8(电动机壳体主体69)在轴向上稍微变短，轴壳体10为不具有收容锁定机构26的部分的形状。另外，在该情况下，驱动用电动机2的输出轴2a压入齿轮轮毂18的轴孔18a而连结，驱动用电动机2的驱动力(不经由行星齿轮减速机构11)直接向驱动齿轮16传递，并从驱动齿轮16经由从动齿轮17向滚珠丝杠20传递。

这样，省略行星齿轮减速机构11和锁定机构26，仅将电动机壳体8(电动机壳体主体69)和轴壳体10更换为其他部件，无需更换较多的共用部分，便能构成与其他用途、规格对应的电动致动器。因此，根据本实施方式的电动致动器的结构，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，也能够提供低成本且通用性优异的电动致动器。

需要说明的是，关于其他实施方式的电动致动器的结构，除了上述事项以外，均与图1至图7所示的实施方式同样构成。因此，在其他实施方式的电动致动器中，也与图1至图7所示的实施方式相同，将护罩套31与电动机壳体8(电动机壳体主体69)形成为一体，但由于构成为能够将护罩安装部件30安装于护罩套31的内侧，因此能够容易地实施护罩27的安装。另外，由此，能够缩小护罩套31的外径，也能够实现电动致动器1的在径向上的小型化。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明并不局限于上述实施方式，当然在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进一步以各种方式实施。在上述实施方式中，例举了将本发明应用于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的电动致动器的情况，但本发明并不局限于这种电动致动器，也能够应用于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同轴上的直线运动的电动致动器。

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

8 电动机壳体

9 致动器壳体

20 滚珠丝杠

27 护罩

30 护罩安装部件

31 护罩套。

Claims

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直线运动；

护罩，其防止异物侵入所述运动转换机构内；以及

护罩套，其配置为覆盖所述护罩的外侧，

所述电动致动器的特征在于，

将所述护罩套与电动致动器的外装壳体形成为一体，

在所述护罩套的内侧安装有供所述护罩安装的护罩安装部件。

2.根据权利要求1所述的电动致动器，其中，

将所述运动转换机构设为在与所述驱动用电动机的输出轴平行的轴上配置的滚珠丝杠，并且所述电动致动器还具备从所述驱动用电动机向所述滚珠丝杠传递驱动力的传递齿轮机构。

3.根据权利要求2所述的电动致动器，其中，

作为所述外装壳体，具备：

电动机壳体，其***述驱动用电动机；以及

致动器壳体，其对所述传递齿轮机构和所述滚珠丝杠进行支承，

将所述护罩套与所述电动机壳体形成为一体。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动致动器，其中，

所述护罩安装部件具有卡合爪，所述卡合爪在将所述护罩安装部件沿轴向***了所述护罩套时，在径向上弹性变形而与所述护罩套卡合。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动致动器，其中，

将所述护罩与所述护罩安装部件接合为一体。