电动致动器的制作方法

本发明涉及电动致动器。

背景技术：

作为通过减速器将马达的输出减速而向驱动对象传递的旋转式的电动致动器，已知日本特开2013-169125号公报(专利文献1)所记载的电动致动器。在该旋转式致动器中，使用行星齿轮机构作为减速器。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-169125号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

如专利文献1所记载的致动器那样，若采用齿轮机构作为减速器，则齿隙变得不可避免，因此在响应性的提高方面存在极限。另外，由于齿轮彼此的啮合而产生噪声，因此不适用于要求静肃性的用途。

作为电动致动器，除如专利文献1所记载那样输出旋转运动的旋转运动类型以外，还存在将由马达输出的旋转运动经由减速器向滚珠丝杠传递从而转换为直线运动的直线运动型。若以专利文献1的致动器为基础来制作直线运动型的电动致动器，则成为轴向长度较大的致动器。

本发明鉴于以上的问题点而完成，其目的在于提供具备高响应性以及静肃性的电动致动器。

用于解决课题的方案

作为用于实现前述目的技术方案，本发明涉及一种电动致动器，其具有：马达部，其具有定子以及转子；驱动源输出轴，其配置于所述转子的内径侧，且输出转子的旋转；以及减速器，其与驱动源输出轴连接，其特征在于，所述驱动源输出轴为中空，所述减速器为行星牵引传动减速器。

像这样通过使用行星牵引传动减速器作为减速器，从而齿隙变小。因此，能够提高电动致动器的响应性，并且提高静肃性。

另外，驱动源输出轴为中空，其内径侧成为空间，因此能够在驱动源输出轴的内径侧配置运动转换机构的进行直线运动的构件、例如滚珠丝杠轴。由此，能够防止该构件进行直线运动之际，该构件与马达部、减速器发生干涉，能够使运动转换机构的滚珠丝杠轴与马达部以及减速器双方在径向上重叠，从而将马达部、减速器、以及滚珠丝杠轴同轴地配置。因此，能够使直线运动型电动致动器小型化。另外，能够在旋转运动型的电动致动器和直线运动型的电动致动器中使旋转驱动源通用化，因此能够实现双方的低成本化。

行星牵引传动减速器的行星轮可以由滚动轴承构成。在采用牵引驱动减速器的情况下，在减速器内部的滚动接触部作用有用于产生牵引力的恒定载荷，不会如行星齿轮减速器等齿轮机构那样在齿轮间的转矩传递部产生变动载荷。因此，作为滚动轴承的滚动体，即使不使用滚针而使用滚珠也能够确保足够的载荷负载能力。因此，作为构成行星轮的滚动轴承，能够不使用转矩大的滚针轴承，而使用转矩低的深沟球轴承，由此实现了电动致动器的低转矩化。

通过在行星轮和太阳轮中的任一方或者双方设置有凸面，能够抑制减速器内的滚动接触部处的边缘负载。由此，能够提高行星牵引传动减速器的耐久性。

旋转运动型电动致动器能够通过在以上所述的旋转驱动源的减速器的输出侧连接最终输出轴而构成。

另外，直线运动型电动致动器能够通过在以上所述的旋转驱动源的减速器的输出侧连接运动转换机构而构成。

发明效果

根据本发明，能够提供响应性以及静肃性优异的电动致动器。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的电动致动器的纵剖视图。

图2是在图1中的b-b线处向视观察时的电动致动器的横剖视图。

图3是在图1中的c-c线处向视观察时的电动致动器的横剖视图。

图4是图1中的区域x的放大剖视图。

图5是图1中的区域y的放大剖视图。

图6是第二实施方式所涉及的电动致动器的纵剖视图。

图7是将构成行星轮的深沟球轴承放大示出的纵剖视图。

具体实施方式

根据附图对本发明所涉及的电动致动器的实施方式进行详细说明。

图1是作为电动致动器的第一实施方式而示出旋转运动型的电动致动器的纵剖视图。图2是图1中的b-b线剖视图，图3是图1中的c-c线剖视图。该旋转运动型的电动致动器例如能够用于机械臂的驱动、机动车等车辆中的变速器、转向机构、制动器等的操作自动化或者辅助等。

如图1所示，本发明所涉及的电动致动器的主要构成要素包括旋转驱动源1、配置在旋转驱动源1的轴向一侧并且与旋转驱动源1的输出侧连接的减速器2、以及与减速器2的输出侧的最终输出轴3。在以上的各构成要素中，首先对旋转驱动源1的结构进行说明。

旋转驱动源1具备马达部5、驱动源输出轴6以及转矩限制器7。其中，如图1以及图2所示，马达部5由电动马达构成，该电动马达具备固定于外壳8的定子51、以及在定子51的径向内侧与定子51隔开间隙而对置地配置的转子52。在本实施方式中，作为电动马达的一例，例示了径向间隙型。

定子51具有由沿轴向层叠的多个电磁钢板形成的定子芯51a、装配于定子芯51a且由绝缘材料构成的线轴51b、以及卷绕于线轴51b的定子线圈51c。

转子52包括环状的转子芯52a、在转子芯52a的外周安装的多个磁铁52b、以及固定在转子芯52a的内周的环状的转子内衬52c。转子芯52a例如由沿轴向层叠的多个电磁钢板形成。转子内衬52c的轴向长度比转子芯52a的轴向长度长，转子内衬52c向转子芯52a的轴向两侧突出。转子内衬52c被轴承53、54支承为相对于外壳8旋转自如，该轴承53、54配置在转子内衬52c的轴向两侧中的从转子芯52a突出的部分。作为轴承53、54能够使用可支承径向载荷和轴向载荷双方的滚动轴承、例如深沟球轴承。

在转子内衬52c的内周面形成有内径尺寸比其他部位大的环状凹部521。如图1所示，该环状凹部521例如形成在转子内衬52c的轴向另一侧(与减速器2侧相反的一侧)的端部。在环状凹部521的内周面形成有沿轴向延伸的内花键522。

如图1所示，驱动源输出轴6形成为两端开口的中空的圆筒状，在其内径侧形成有空间。通过像这样将驱动源输出轴6设为中空，从而旋转驱动源1具有作为中空马达的结构。驱动源输出轴6的外周面以间隙配合而与转子内衬52c的内周面(除环状凹部521以外)嵌合。因此，驱动源输出轴6能够独立于转子内衬52c地旋转。在驱动源输出轴6的轴向另一侧的端部的外周面形成有沿轴向延伸的外花键6a。

在转子内衬52c的环状凹部521的内周面和与之对置的驱动源输出轴6的外周面之间形成环状间隙。在本实施方式中，将转矩限制器7配置在该环状间隙中。

转矩限制器7配置在马达部5与驱动源输出轴6之间的转矩传递路线中，且具有如下功能：将从马达部5输出的旋转动力向驱动源输出轴6传递，另一方面，在作用有过负载时切断转矩传递，从而允许马达部5与驱动源输出轴6的相对旋转。只要具有该功能则能够使用任意结构的转矩限制器7，但在本实施方式中，作为转矩限制器7的一例，例示了使用作为摩擦式离合器的一种的多板离合器的情况。

图4是将图1中的区域x放大示出的剖视图。如图4所示，作为转矩限制器7的多板离合器具备：在轴向上分离地配置的一对第一摩擦板71、71、配置在一对第一摩擦板71、71之间的第二摩擦板72、使第一摩擦板71与第二摩擦板72压接的波形弹簧等弹性构件73、以及按压板74。按压板74通过与转子内衬52c的内周面的环状槽嵌合的挡圈75而在轴向上被定位，对弹性构件73施加规定的按压力(轴向载荷)。

第一摩擦板71以及按压板74与在转子内衬52c的环状凹部521的内周面设置的内花键522嵌合。另外，第二摩擦板72与在驱动源输出轴6的外周面设置的外花键6a嵌合。并且，由于弹性构件73的作用力，而在第一摩擦板71与第二摩擦板72之间产生摩擦力。

当作用于马达部5与驱动源输出轴6之间的转矩为作用于两摩擦板71、72之间的摩擦力以下时，两摩擦板71、72一体旋转，因此马达部5的旋转动力经由两摩擦板71、72而传递至驱动源输出轴6。因此，由马达部5产生的转矩经由转矩限制器7、驱动源输出轴6、减速器2而传递至最终输出轴3，并驱动与最终输出轴3连接的驱动对象旋转。

若作用于马达部5与驱动源输出轴6之间的转矩大于作用于两摩擦板71、72之间的摩擦力，则一方的摩擦板相对于另一方的摩擦板滑动，因此从马达部5向驱动源输出轴6的转矩传递被切断。由此，能够允许驱动源输出轴6与转子内衬52c的相对旋转。因此，例如即使在驱动对象与障碍物发生碰撞等，而使最终输出轴3的旋转被锁定的情况下，也在转子内衬52c与驱动源输出轴6之间产生滑动从而转矩传递路线被切断，因此即使在马达部5由于惯性而欲继续旋转的状况下，也能够防止在减速器2上作用有过大的负载，从而能够防止减速器2的破损。与之相反，即使在由于某种原因而使马达侧的旋转转矩极度变大的情况下，也能够防止过大负载作用于减速器2等。

另外，如上所述，由于在转子52的内周面(转子内衬52c的内周面)和与之对置的驱动源输出轴6的外周面之间配置转矩限制器7，从而与在马达部5的轴向相邻位置配置转矩限制器7的情况相比，能够缩小旋转驱动源1以及电动致动器的轴向尺寸。

为了便于组装，外壳8在轴向的一个位置或多个位置处被分割。在本实施方式中，将外壳8分割为有底圆筒状的底部81、两端开口的筒部82、以及盖部83。在筒部82的轴向一侧配置有盖部83，在筒部82的轴向另一侧配置有底部81。底部81、筒部82、以及盖部83使用螺栓等紧固机构而被一体化。支承转子内衬52c的两个轴承53、54中的、轴向一侧的轴承53固定于筒部82的内周面，轴向另一侧的轴承54固定于底部81的内周面。

接下来，对作为电动致动器的主要构成要素的减速器2的结构进行说明。在本实施方式中，使用行星牵引传动减速器作为减速器2，该行星牵引传动减速器具有太阳轮21、外侧环22、多个行星轮23、以及行星架24。需要说明的是，牵引传动是指，在弹性流体的润滑下经由油膜来传递转矩的动力传递机构。

形成为中空的原动机输出轴6的轴向一侧的端部位于比马达部5向轴向一侧突出的位置。该原动机输出轴6的轴向一侧的端部作为构成减速器2的中空的太阳轮21而发挥功能。原动机输出轴6中的、除太阳轮21以外的部分成为其内径侧不存在其他构件的空间。本实施方式所涉及的电动致动器具有使原动机输出轴6与太阳轮21一体化的结构，但也可以由分体构件形成两者，例如通过压入等手段将环状的太阳轮21固定于原动机输出轴6的外周。

减速器2的各行星轮23由滚动轴承25构成。如图3所示，滚动轴承25具备：具有外侧轨道面的外圈25a、具有内侧轨道面的内圈25b、以及配置在外圈25a的外侧轨道面与内圈25b的内侧轨道面之间的多个滚动体25c。各滚动体被未图示的保持器在圆周方向上等间隔地保持。各滚动轴承25的内圈25b被压入固定于中空的轴26。各轴26被行星架24支承为能够自转。作为滚动轴承25，例如使用深沟球轴承。滚动轴承25的外圈25a作为被支承为相对于轴26而旋转自如的行星轮23而发挥功能。

在一般的滚动轴承中，外圈25a的内周面与内圈25b的外周面之间的间隙被密封构件密封，但构成行星轮23的滚动轴承25不具备这种密封构件。因此，各滚动轴承25的内部的润滑由为了形成各滚动接触部处的油膜而封入减速器2内部的润滑剂(例如润滑脂)来进行。

图5是将图1中的区域y放大示出的剖视图。如图5所示，外侧环22一体地具有剖面u字状的主体部22a和向主体部22a的轴向两侧突出的凸缘部22b。在将外壳8的筒部82与盖部83结合前的状态下，如图中实线所示，收容于筒部82的内周的外侧环22中的、轴向一侧的凸缘部22b比筒部82的端面突出。之后，当将盖部83压入直至与筒部82的端面抵接，并使用螺栓等将两者结合时，被盖部83按压的外侧环22如双点划线所示那样弹性变形，主体部22a向内径侧鼓起(图4夸张地示出弹性变形的程度)。

通过外侧环22的弹性变形，外侧环22与行星轮23之间的滚动接触部、以及行星轮23与太阳轮21之间的滚动接触部成为压接状态，对各滚动接触部施加牵引力(预压)。根据该结构，构成了由太阳轮21、外侧环22、行星轮23、以及行星架24形成的行星牵引传动减速器2。

在外侧环22中的轴向另一侧的凸缘部22b与筒部82之间配置有环状的调整构件28。通过选择在组装盖部83之前的状态下外侧环22的凸缘部22b从简部82的端面突出的突出量t处于规定范围内的适当厚度的调整构件28而使用(匹配)，从而能够使外侧环22的变形程度均匀化，能够使对减速器2的内部施加的牵引力均匀化。

在成为减速器2的输出侧的行星架24的中空轴部的内周面通过压入等手段而固定有最终输出轴3。最终输出轴3的轴向另一侧的端部被固定于其内周的滚动轴承31(例如深沟球轴承)支承为相对于驱动源输出轴6而旋转自如。根据该结构，通过向正反方向驱动马达部5，从而最终输出轴3向正反方向旋转，由此驱动对象被驱动为向正反方向旋转。

接下来，作为本发明的第二实施方式，对直线运动型的电动致动器进行说明。该直线运动型的电动致动器在例如装配于机动车等车辆的电动制动器等中使用，具有图6所示的结构。在该第二实施方式的电动致动器中，从马达部5到减速器2结构与第一实施方式相同。因此，减速器2由行星牵引传动减速器构成，其行星轮23由滚动轴承25(深沟球轴承)构成。第二实施方式与第一实施方式的主要不同点在于，代替最终输出轴3而使用运动转换机构9。

运动转换机构9例如由具有螺母和丝杠轴的滚珠丝杠或者滑动丝杠构成。在本实施方式中，例示了使用滚珠丝杠91作为运动转换机构9的情况。滚珠丝杠91的主要构成要素包括滚珠丝杠螺母92、滚珠丝杠轴93、多个滚珠94、以及作为循环构件的回珠件(省略图示)。在滚珠丝杠螺母92的内周面形成有螺旋状槽，在滚珠丝杠轴93的外周面形成有螺旋状槽。在两螺旋状槽之间装填有滚珠94。在滚珠丝杠螺母92的外周面通过压入等手段而固定有成为减速器2的输出侧的行星架24的中空轴部。

在形成为中空的驱动源输出轴6的内径侧配置有中空筒状的引导构件95，该引导构件95固定于外壳8的底部81。在引导构件95的内周形成有沿轴向延伸的未图示的引导槽。虽然省略详细的图示，但通过将销压入在滚珠丝杠轴93的轴向另一端部设置的孔93a等而在滚珠丝杠轴93设置向径向突出的突起，并使该突起与引导构件95的引导槽嵌合，由此能够进行滚珠丝杠轴93的止转。

第二实施方式中的外壳8包括底部81、筒部82、盖部83、以及加压部84。底部81以及筒部82的结构、功能与在第一实施方式中说明了的底部81以及筒部82相同。加压部84被夹在筒部82与盖部83之间。与第一实施方式同样地，通过螺栓构件86将底部81、筒部82、盖部83、以及加压部84结合为一体，加压部84的端面压接于筒部82的端面，被加压部84按压的外侧环22向内径侧弹性变形。因此，对作为减速器2的行星牵引传动减速器2的各滚动接触部施加牵引力(预压)。

滚珠丝杠螺母92被固定于其外周面的双列滚动轴承96(例如双列深沟球轴承)支承为相对于外壳8的盖部83而旋转自如。通过该滚动轴承96，能够支承作用于滚珠丝杠轴93的轴向载荷。另外，将滚珠丝杠螺母92设为双支承结构，从而能够防止滚珠丝杠螺母92的倾斜。

在该第二实施方式中，马达部5的转矩经由转矩限制器7、驱动源输出轴6、减速器2而传递至滚珠丝杠螺母92。因此，通过向正反方向驱动马达部4，从而使滚珠丝杠螺母92向正反方向旋转，由此能够使滚珠丝杠轴93沿轴向进退移动(直线运动)。

如以上所述那样，在本发明所涉及的电动致动器中，使用行星牵引传动减速器作为减速器2。因此，与使用行星齿轮减速器作为减速器2的情况相比，齿隙变小。因此，无论是旋转运动型(第一实施方式)还是直线运动型(第二实施方式)，均能够提高电动致动器的响应性，并且提高静肃性。

在利用行星齿轮减速器等的齿轮的啮合的动力传递中，在转矩传递部处产生变动载荷。因此，在传递高转矩的情况下，作为支承齿轮的轴承，多使用在径向方向上具有高负载容量的滚针轴承。相对于此，在采用牵引驱动减速器2的情况下，在减速器2的滚动接触部仅作用有用于产生牵引力的恒定载荷(预压)，几乎不作用有变动载荷。因此，作为构成行星轮23的滚动轴承25的滚动体25c，能够不使用滚针，而使用滚珠，因此作为滚动轴承25，能够不使用转矩大的滚针轴承，而使用转矩小的深沟球轴承。因此，能够实现电动致动器的低转矩化。深沟球轴承在电动致动器的组装中不会分解，因此还具有组装作业性良好这一优点。

在行星牵引传动减速器2中，滚动接触的滚动轴承25的外圈25a与驱动源输出轴6的外周面以高面压状态压接。因此，在滚动接触部的端部产生边缘负载，这可能会降低外圈25a、驱动源输出轴6的疲劳寿命。为了抑制该边缘负载，如图7所示，优选在外圈25a的外周面形成凸面(需要说明的是，在图7中夸张地示出凸面的降低量δ，实际的降低量δ为几十μm左右)。凸面可以设置在驱动源输出轴6的外周面，也可以设置在外圈25a的外周面与驱动源输出轴6的外周面双方。通过像这样在滚动接触面的任一方或者双方形成凸面，能够减小边缘负载从而提高外圈25a、驱动源输出轴6的疲劳寿命。作为凸面，除图7所示的局部凸面以外，也可以采用整体凸面。另外，作为凸面，能够使用由一个或者多个圆弧形成母线形状的圆弧凸面、将母线形状设为近似对数曲线的对数凸面。

需要说明的是，外侧环22的内周面与滚动轴承25的外圈25a的外周面也以高面压压接，因此基于防止边缘负载的观点，也可以在外侧环22的内周面设置凸面。然而，在本实施方式中，在外侧环22的主体部22a变形时，滚动接触部的轴向中央部附近成为高面压，因此在滚动接触部的端部产生边缘负载的可能性低。因此，没有在外侧环22的内周面形成凸面的必要性。

在作为第二实施方式而说明的直线运动型的电动致动器中，滚珠丝杠轴93需要进行进退移动的空间，因此在将马达部5和减速器2配置在轴向相邻位置的情况下，存在进行进退移动的滚珠丝杠轴93与马达部5或减速器2发生干涉的可能性。为了避免该情况，不得不以相对于马达部5以及减速器2的轴心偏芯的方式配置滚珠丝杠轴93，从而电动致动器大型化。

相对于此，在第二实施方式中，使用中空的驱动源输出轴6而将旋转驱动源1设为中空结构，从而在驱动源输出轴6的内径侧确保收容滚珠丝杠轴93的空间。并且，构成减速器2的太阳轮21也可以设为中空。因此，能够将滚珠丝杠轴93在马达部5以及减速器部2的内径侧以与它们同轴的方式配置，因此能够使直线运动型的电动致动器小型化。

对图1所示的第一实施方式(旋转运动型)的电动致动器、图6所示的第二实施方式(直线运动型)的电动致动器进行比较，旋转驱动源1以及减速器2具有实质上相同的结构。因此，能够使旋转驱动源1以及减速器2在两个类型的电动致动器中通用化。即，在第一实施方式的电动致动器中，不使用最终输出轴3，而使用滚珠丝杠91，并将滚珠丝杠轴93配置在驱动源输出轴6的内周，从而能够得到第二实施方式的电动致动器的基本结构。通过像这样使旋转驱动源1以及减速器2通用化，能够实现电动致动器的低成本化。另外，容易增多旋转运动型和直线运动型的电动致动器的变化，从而能够强化商品展开力。

在以上的实施方式的说明中，说明了作为对行星牵引传动减速器2施加牵引力的机构，而采用在盖部83的安装时使外侧环22向内径侧变形的结构的情况，但作为牵引力的施加机构，能够采用任意的结构。例如也可以通过将外侧环22以规定的过盈量压入外壳82的内周面而使外侧环22向内径侧缩径，从而对减速器2内的滚动接触部施加牵引力。在该情况下，为了防止边缘负载，优选在外侧环22的内周面设置凸面。

另外，在以上的说明中，作为电动机部5而例示了径向间隙型的电动机，但可以采用任意结构的电动机。例如，也可以为轴向间隙型的电动机，该轴向间隙型的电动机具备：固定于外壳的定子、以及在定子的轴向内侧隔着间隔而对置配置的转子。

本发明不受上述的实施方式任何限定，无需言及在不脱离本发明的主旨的范围内，还能够以各种方式实施，本发明的范围由权利请求的范围示出，并且包括与权利请求的范围的记载等同的含义以及范围内的全部变更。

附图标记说明

1旋转驱动源；

2减速器；

3最终输出轴；

5电动机部；

6驱动源输出轴

6a外花键；

7转矩限制部；

8外壳；

21太阳轮；

22外侧环；

23行星轮；

24行星架；

25滚动轴承(深沟球轴承)；

25a外圈；

25b内圈；

25c滚动体；

51定子；

52转子。