电动线性致动器的制造方法
电动线性致动器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设置有在一般工业中的马达和汽车等的驱动部中所使用的滚珠丝杠机构的电动线性致动器，特别涉及一种用在汽车的变速器或驻车制动器中、用于经由滚珠丝杠机构将来自电动马达的旋转运动转换成驱动轴的线性运动的电动线性致动器。
【背景技术】
[0002]在各种类型的驱动部中使用的电动线性致动器中，一般使用诸如梯形螺纹蜗轮或齿条与小齿轮等齿轮机构作为用于将电动马达的旋转运动转换成轴向线性运动的机构。由于这些运动转换机构包含滑动接触部，因此功率损耗会增加，从而导致电动马达的尺寸以及功耗均会增大。鉴于此，已广泛采用滚珠丝杠机构作为更有效的致动器。
[0003]在现有技术的电动线性致动器中，连接到螺母的输出构件可以通过使用支撑在壳体上的电动马达旋转地驱动形成滚珠丝杠的滚珠丝杠轴而被轴向位移。由于滚珠丝杠机构的摩擦往往非常低，因此当有推力轴向的载荷施加于输出构件时，滚珠丝杠轴容易倾向于反向旋转，从而导致在停止电动马达时必须保持输出构件的位置。
[0004]因此，已开发了一种电动线性致动器，在该已开发的电动线性致动器内部，可以安设用于电动马达的制动装置，或者可以将诸如蜗轮等的低效装置设置为动力传递装置。图11中示出了该电动线性致动器的一个典型示例，并且该电动线性致动器50具有圆筒形壳体51，该圆筒形壳体51包括用于容纳滚珠丝杠机构的腔51a、与腔51a同轴设置的汽缸部51b、与汽缸部51b连通的流体入口(未示出)和流体出口 51c。
[0005]螺旋轴52在壳体51的腔51a中延伸，并且螺旋轴52的一端适于连接到设置在壳体51外部的电动马达(未示出)。在螺旋轴52的外周面上形成有公螺旋槽52a、圆轴部52b以及位于公螺旋槽52a与圆轴部52b之间的法兰部52c。轴承53的内圈53a装配在圆轴部52b上，并且内圈53a的内端面(图11中的右端面)抵靠法兰部52c。另一方面，轴承53的外圈53b的外端面(左端面)抵靠装配在腔51a中的止动圈54。因此，螺旋轴52由轴承53以可旋转但不可轴向移动的方式支撑。另外，垫圈55和片簧(减震构件)56布置在轴承53的外圈53b的内端面与壳体51的台阶部51d之间。
[0006]另一方面，相对于壳体51仅可轴向移动的圆筒形螺母57布置在螺旋轴52周围并在其内周上形成有母螺旋槽57a。多个滚珠58可滚动地布置在形成在公螺旋槽52a与母螺旋槽57a之间的螺旋状滚动通道内。由此，滚珠丝杠机构由螺旋轴52、螺母57以及滚珠58形成。
[0007]具有矩形横截面的径向突出部57b与螺母57的外周一体形成。径向突出部57b可以与形成在壳体51的腔51a的内周上的轴向延伸导槽51e嗤合。预定间隙“ δ ”形成在侧面(啮合面)57c、57c与导槽51e的侧面(导面)51f、51f之间的各个空间中。
[0008]形成滚珠循环构件的管57d安装在径向突出部57b的平面状的最外表面上。管57d经由托架57e由螺钉57f固定在螺母57上并具有用于使滚珠58从形成在螺旋槽52a，57a之间的螺旋状滚动通道的一端返回到另一端的功能。
[0009]具有一闭合端的中空圆筒形活塞构件59安装在螺母57的右端上。螺旋轴52可以进出活塞构件59内的空间。活塞构件59的外周紧密且可滑动地装配到壳体51的汽缸部51b的内周中。O形环60布置在形成在活塞构件59的右端附近的周向槽59a中，以防止汽缸部51b内填充的流体通过活塞构件59与汽缸部51b之间的间隙朝向腔51a泄漏(参见例如下面的专利文献I)。
[0010]现有技术的文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:特开2006-233997号公报
【发明内容】
[0013]本发明要解决的问题
[0014]在现有技术的电动线性致动器50中，螺母57的防转通过使形成在壳体51上的导槽5Ie与一体形成在螺母57上的径向突出部57b啮合来执行。然而，径向突出部57b与螺母57的一体结构增加了电动线性致动器50的制造成本。另外，壳体51由铝合金形成，以降低电动线性致动器50的重量。然而，由铝合金形成的壳体51的耐磨性和用于壳体51的导槽51e与径向突出部57a啮合的强度可能不足，并且还担心如果电动线性致动器50由于例如系统错误等而无法正确控制，则壳体51可能由于滚珠丝杠对壳体51的内壁施加的冲击力而变形或毁坏。
[0015]因此，本发明的目的是提供一种可以减少壳体的损坏和磨损并用简单的结构执行螺母的防转以提高电动线性致动器的可靠性和制造成本的电动线性致动器。
[0016]解决问题的手段
[0017]为了实现本发明的目的，提供了一种根据权利要求1的本发明的电动线性致动器，该电动线性致动器包括:壳体；电动马达，该电动马达安装在所述壳体上；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋槽经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋槽以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在所述螺母的端部上。
[0018]这样，因为该电动线性致动器包括:减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋槽经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋槽以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在所述螺母的端部上，所以可以提供这样一种电动线性致动器:该电动线性致动器可以使螺母和套筒避免干涉地同时彼此靠近，并由此确实地防止卡定销从凹槽脱落，以减小壳体的损坏和磨损，并且还可以在经由简单的结构防止螺旋轴旋转并满足电动线性致动器的重量减轻以及耐久性和强度的提高这两者的同时，提高电动线性致动器的可靠性。
[0019]优选的是，如权利要求2所限定的，所述螺母与所述套筒之间的距离小于所述卡定销的半径。这样可以防止卡定销从凹槽脱落。
[0020]还优选的是，如权利要求3所限定的，所述壳体形成有内部安装有止动圈以防止所述套筒从所述壳体脱落的环形槽，并且所述止动圈的内径大于所述卡定销的整体高度。这使得卡定销在螺旋轴朝向左边移动时(图5)可以抵靠螺母的端面，而不与止动圈干涉，并由此可以确实地防止止动圈脱落且精确地控制螺旋轴的移动范围。另外，同样在这种情况下，因为止动圈与套筒之间的接触面是圆形的，所以可以经由止动圈维持施加到套筒的均匀的推力，并由此 可以在没有任何轴向间隙的情况下稳定地保持套筒。
[0021]优选的是，如权利要求4所限定的，所述倒角部在其端部处的外径小于所述止动圈的内径。这使得可以在避免螺母与止动圈的干涉的同时确实地防止卡定销的脱落。
[0022]最后，优选的是，如权利要求5所限定的，所述止动圈的角部被倒圆以去除锐边。这使得可以防止产生磨损碎肩。
[0023]本发明的效果
[0024]根据本发明的电动线性致动器，因为该电动线性致动器包括:壳体；安装在壳体上的电动马达；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；以及锥形倒角部形成在所述螺母的端部上，因此可以提供这样一种电动线性致动器:该电动线性致动器可以使螺母和套筒避免干涉地同时彼此靠近，并由此确实地防止卡定销从凹槽脱落，以减小壳体的损坏和磨损，并且还可以在经由简单的结构防止螺旋轴旋转并满足电动线性致动器的重量减轻以及耐久性和强度的提高这两者的同时，提高电动线性致动器的可靠性。
【附图说明】
[0025]【图1】示出了本发明的电动线性致动器的优选实施方式的纵剖面图；
[0026]【图2】示出了图1的致动器主体的纵剖面图；
[0027]【图3】示出了图1的中间齿轮部的部分放大剖面图；
[0028]【图4】示出了图3的中间齿轮部的修改例的部分放大剖面图；
[0029]【图5】图1的放大剖面图；
[0030]【图6】示出了螺旋轴的移动范围的说明图；
[0031]【图7】沿着图5的线VI1-VII截取的剖面图；
[0032]【图8】图6的部分放大图；
[0033]【图9】(a)示出了图1的套筒的前视图；(b)为沿着(a)的线IX-1X截取的剖面图；(C)为套筒的后视图；
[0034]【图10】(a)示出了图9的套筒的底板的前视图；(b)为沿着(a)的线X_X截取的剖面图；(C)为底板的后视图；以及
[0035]【图11】示出了现有技术的电动线性致动器的纵剖面图。
[0036]实施本发明的方式
[0037]实施本发明的一种方式是电动线性致动器，该电动线性致动器包括:由铝合金形成的壳体；电动马达，该电动马达安装在所述壳体上；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上；以及盲孔，该盲孔形成在壳体上用于容纳螺旋轴的端部，电动线性致动器的特征在于:由烧结合金形成的套筒装配到形成在壳体中的盲孔中直到套筒与盲孔的底部紧密接触为止；一对轴向延伸的凹槽形成在套筒的内周上正好相对的位置处；安装在螺旋轴的端部上的卡定销与凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在螺母的端部上，并且锥形倒角部在螺母的端部处的外径小于凹槽之间的距离。
【具体实施方式】
[0038]下文中将参照附图描述本发明的优选实施方式和修改例。
[0039]图1是示出了本发明的电动线性致动器的优选实施方式的纵剖面图，图2是示出了图1的致动器主体的纵剖面图，图3是示出了图1的中间齿轮部的部分放大剖面图，图4是示出了图3的中间齿轮部的修改例的部分放大剖面图，图5是图1的放大剖面图，图6是示出了螺旋轴的移动范围的说明图，图7是沿着图5的线VI1-VII截取的剖面图，图8是图6的部分放大图，图9的(a)是示出了图1的套筒的前视图，图9的(b)是沿着图9的(a)的线IX-1X截取的剖面图，图9的(c)是图9的(b)的套筒的后视图，图10的(a)是示出了图9的套筒的底板的前视图，图10的(b)是沿着图10的(a)的线X-X截取的剖面图，并且图10的(c)是图9的套筒的底板的后视图。
[0040]如图1所示，电动线性致动器I包括:圆筒形壳体2 ;电动马达(未示出)，该电动马达安装在壳体2上；中间齿轮4，该中间齿轮4与安装在马达的马达轴3a上的输入齿轮3配合；减速机构6，该减速机构6包括输入齿轮3、中间齿轮4以及与中间齿轮4配合的输出齿轮5 ;滚珠丝杠机构8，该滚珠丝杠机构8用于将经由减速机构6传递的电动马达的旋转运动转换成驱动轴7的轴向线性运动；以及致动器主体9，该致动器主体9包括滚珠丝杠机构8。
[0041]壳体2经由铝压铸由诸如A6063TE、ADC 12等的铝合金形成，并且包括彼此邻接并经由紧固螺栓(未示出)彼此一体地固定的第一壳体2a和第二壳体2b。电动马达安装在第一壳体2a上，并且用于容纳螺旋轴10的盲孔11、12分别形成在第一壳体2a和第二壳体2b中。
[0042]输入齿轮3压装到电动马达的马达轴3a上且彼此不可移动，并且马达轴3a由安装在第二壳体2b上的深槽滚动轴承13以可旋转的方式支撑。与中间正齿轮4配合的输出齿轮5经由键14 一体固定在形成稍后更详细描述的滚珠丝杠机构8的螺母18上。
[0043]驱动轴7与形成滚珠丝杠机构8的螺旋轴10 —体形成，并且卡定销15、15安装在驱动轴7的一端(图1中的右端)上。另外，稍后更详细描述的套筒17装配在第二壳体2b的盲孔12中，并且轴向延伸的凹槽17a、17a经由研磨形成在套筒17的内周上。凹槽17a、17a设置在正好相对的位置处，并且螺旋轴10的销15、15与凹槽17a接合，使得螺旋轴10以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑。套筒17包括圆筒形套筒主体31和待装配到套筒主体31的一端上的底板32。
[0044]如图2的放大图所示，滚珠丝杠机构8包括螺旋轴10和经由滚珠19与螺旋轴10配合的螺母18。螺旋轴10在其外周上形成有螺旋状的螺旋槽10a。另一方面，螺母18在其内周上形成有对应于螺旋轴10的螺旋槽1a的螺旋槽18a，并且多个滚珠19可滚动地容纳在螺旋槽1a与螺旋槽18a之间。螺母18由两个支撑轴承20、20以相对于壳体2a、2b可旋转但不可轴向移动的方式支撑。数字21表示用于借助螺母18的螺旋槽18a实现滚珠19的无限循环通道的桥构件。
[0045]各个螺旋槽10a、18a的剖面外形可以是圆弧形状或哥特弧形状中的一种。然而，因为哥特弧形状可以具有与滚珠19的大接触角和小轴向间隙，所以本实施方式采用哥特弧形状。这使得能够具有对于轴向载荷的高刚性，并由此抑制振动的产生。
[0046]螺母18由诸如SCM 415或SCM 420等的表面硬化钢形成，并且其表面经由真空渗碳硬化而硬化到HRC55?HRC62。这使得能够省略诸如用于热处理之后的除垢的磨光等的处理，并由此降低制造成本。另一方面 ，螺旋轴10由诸如S 55C等的中碳钢或诸如SCM 415或SCM 420等的表面硬化钢形成，并且其表面经由感应硬化或渗碳硬化而硬化到HRC55?HRC62o
[0047]形成减速机构6的一部分的输出齿轮5经由键14牢固地固定在螺母18的外周18b上，并且支撑轴承20、20在输出齿轮5的两侧处经由预定界面压装到螺母上。这使得尽管强轴向载荷从驱动轴7施加到支撑轴承20、20和输出齿轮5，也能够防止支撑轴承20、20和输出齿轮5这两者轴向平移。各个支撑轴承20包括在两侧上安装的屏蔽板20a、20a用于防止密封在轴承体内的润滑脂泄漏到外部并防止磨损碎肩从外部进入到轴承体中的深槽滚珠轴承。
[0048]在所例示的实施方式中，因为支撑轴承20、20这两者由具有同一规格的深槽滚珠轴承形成，所以可以支撑从驱动轴7施加的轴向载荷和从输出齿轮5施加的径向载荷这两者，并且还可以简化防止轴承组装中出现错误的确认作业，由此可以提高组装可操作性。在这种情况下，上述的术语“同一规格”是指深槽滚珠轴承具有相同的内径、外径、宽度尺寸、滚动元件大小、滚动元件数量以及内部间隙。
[0049]在所例示的实施方式中，上述成对的支撑轴承20、20中的一个经由环形弹性垫圈27安装在第一壳体2a上。垫圈27是由奥氏体不锈钢板(例如JIS的SUS 304族)或防腐冷轧钢板(例如Jis的SPCC族)挤压形成的波形垫圈。波形垫圈27的内径“D”被形成为大于支撑轴承20的内圈的外径“d”。这样可以消除成对轴承20、20的轴向间隙并由此可以获得成对轴承20、20的平稳旋转。另外，由于垫圈27仅接触轴承20的外圈且不接触轴承20的旋转内圈，因此尽管螺母18会被朝向壳体2a的反向轴向载荷推压，还是可以防止轴承20的内圈紧靠壳体2a并由此防止被壳体2a锁定。
[0050]接着将描述形成减速机构6的中间齿轮4。如图3所示，中间齿轮4经由滚动轴承23由安装在第一壳体2a和第二壳体2b上的齿轮轴22以可旋转的方式支撑。当齿轮轴22的一端压装到第一壳体2a的孔口中时，如果设计为齿轮轴22的另一端通过间隙配合安装在第二壳体2b的孔口中，则将允许组装错位，并由此将获得滚动轴承23和中间齿轮4的平稳旋转性能。在所例示的实施方式中，滚动轴承23是所谓的“壳型”滚针轴承，该“壳型”滚针轴承包括:外圈24，该外圈24由压装到中间齿轮4的内周4a中的钢板挤压形成；以及多个滚针26，该多个滚针26经由保持架25而被容纳在外圈24中。该滚针轴承可以容易地获得，并由此降低制造成本。
[0051]环形垫圈28、28安装在中间齿轮4的两侧上，以防止中间齿轮4对第一壳体2a和第二壳体2b的直接接触。在这种情况下，中间齿轮4的齿部4b的齿宽被形成为小于齿轮(坯件)的轴向宽度。这使得能够减小中间齿轮4与垫圈28之间的接触面积，并由此减小中间齿轮4与垫圈28的摩擦阻力，并且使得能够获得平稳的旋转性能。垫圈28是由具有高强度和高耐摩擦性的奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板挤压形成的平垫圈。另选地，垫圈28可以由黄铜、烧结金属或内部浸渍预定量的诸如GF(玻璃纤维)等的纤维增强材料的诸如PA(聚酰胺)66等的热塑性合成树脂形成。
[0052]另外，滚动轴承23的宽度被设置为小于中间齿轮4的宽度。这使得可以防止轴承侧的磨损或变形，并由此可以获得平稳旋转。
[0053]图4示出了图3的结构的修改例。中间齿轮29经由滑动轴承30以可旋转的方式被支撑在安装于第一壳体2a和第二壳体2b上的齿轮轴22上。在该实施方式中，齿部29b的齿宽被形成为与齿轮29的轴向宽度相同。滑动轴承30被构造为包括含有石墨微粉的多孔金属的油浸轴承(例如“BEARFIGHT” (NTN公司的注册商标))，从而具有比中间齿轮29的宽度更大的宽度并压装到中间齿轮29的内周29a中。这使得可以在不安装任何垫圈的状态下防止中间齿轮29与第一壳体2a和第二壳体2b接触并磨损，在抑制中间齿轮29的旋转期间的摩擦阻力的同时实现平稳的旋转性能，并且可以在抑制部件数量的增加的同时降低制造成本。滑动轴承30可以由能够进行注塑成型的热塑性聚酰亚胺树脂形成。
[0054]根据本实施方式，第二壳体2b的盲孔12在其开口附近形成有内部安装有止动圈34以防止套筒17从壳体沿轴向脱落的环形槽33。止动圈34由冷轧钢板挤压形成并被安装，使得止动圈34推压套筒17的端面。止动圈34的角部被倒圆以去除锐边，并在将止动圈34安装到环形槽33中的期间防止产生磨损碎肩。这同样能够确实地防止产生轴向间隙。止动圈34的内径“Hs”大于卡定销15的整体高度“Hp”。这使得卡定销15可以在螺旋轴10(7)朝向左边移动时(图5)紧靠螺母18的端面，而不与止动圈34干涉，由此可以确实地防止止动圈34脱落，并可以精确地控制螺旋轴10的移动范围“L”(图6)。另外，同样在这种情况下，由于如图7所示止动圈与套筒之间的接触面是圆形的，所以可以经由止动圈34维持施加到套筒17的均匀推力，并由此可以稳定地保持套筒17，而没有任何轴向间隙。
[0055]为了防止卡定销15从凹槽17a、17a脱落，螺母18与套筒17之间的距离被设置为使得形成在螺母18的端部上的锥形倒角部18c的外径小于凹槽17a、17a之间的距离。特别地，可以通过将螺母18与套筒17之间的距离设置为小于卡定销15的半径来确实地防止卡定销15从凹槽17a、17a脱落。这使得可以靠近套筒17设置螺母18，而不与止动圈34和套筒17干涉，并由此可以减小电动线性致动器的尺寸。
[0056]套筒17经由注塑成型机对可塑性制备的金属粉末进行成型而由烧结合金形成。在该注塑成型时，金属粉末和包括塑料和蜡的粘合剂首先经由混合捏合机混合并捏合，以从所混合和捏合的材料形成颗粒。将颗粒供给到注塑成型机的料斗，然后在加热熔融状态下推到模具中，最后由所谓的MIM(金属注塑成型)法形成为套筒。尽管物品需要高制造技术并具有难以形成的外形，MIM法也可以容易地将烧结合金材料成型为具有期望的精确外形和尺寸的物品。
[0057]金属粉末的一个示例被示出为诸如可以稍后渗碳淬火的SCM 415，并且具有以下组分:C:0.13 重量％、Ni:0.21 重量％、Cr:1.1 重量％、Cu:0.04 重量％、Mn:0.76 重量％、Mo:0.19重量％、Si:0.20重量％以及余量:Fe。套筒17通过控制渗碳淬火和回火的温度而形成。可以使用用于套筒17的其他材料，例如成形性和耐锈蚀性优秀并包括N1:3.0?10.0重量％的日本粉末冶金工业标准的FEN 8或包括C:0.07重量％、Cr:17重量％、Ni:4重量％、Cu:4重量％以及余量:Fe的析出硬化不锈钢SUS 630。SUS 630的表面硬度可以经由固溶化处理在HRC20?HRC33的范围内增加，以获得高韧性和高硬度这两者。
[0058]如图9所示，适于装配到第二壳体2b的盲孔12中的套筒17具有杯状外形，并且包括圆筒形套筒主体31和装配到套筒主体31的一端中的底板32。套筒17装配到壳体2b中，直到底板32紧密接触盲孔12的底部为止。轴向延伸的凹槽17a、17a经由研磨形成在套筒主体31的内周上正好相对的位置处。平坦面35、35形成在套筒主体31的外周上并设置在在圆周上与凹槽17a、17a相隔90°的位置处，以确保套筒17的强度和刚性。二件式结构使得能够简化套筒结构并提高其量产性。
[0059]如图10所示，套筒17的底板32具有对应于套筒主体31的外形的轮廓，并且一对突起32a、32a —体形成在待安装到套筒主体31的端面的一侧上。底板32可以通过将突起32a,32a装配在凹槽17a、17a中而安装在套筒主体31上。
[0060]另一方面，卡 定销15由诸如SUJ 2等的高碳铬轴承钢或诸如SCr 435等的渗碳轴承钢形成，并且卡定销15的表面由包括0.8重量％或更多的碳并且具有HRC 58或以上的硬度的碳氮共渗层形成。在这种情况下，可以采用滚针轴承中使用的滚针作为卡定销。这使得可以具有表面硬度为HRC 58或以上并且耐磨性、可用性以及制造成本均优秀的卡定销。
[0061]如图7所示，第二壳体2b的盲孔12形成有与套筒17的平坦部35、35对应的平坦面36、36。平坦面36、36与平坦部35、35的接合可以防止套筒17相对于壳体2b旋转。这使得可以简化套筒17的外形并降低其重量并减少制造步骤和降低成本，还可以提供一种能够减少第二壳体2b的损坏和磨损并具有优秀的耐用性、强度以及可靠性的电动线性致动器。尽管描述了套筒17的成对平坦部和壳体2b的成对平坦面形成在两个相对表面上，但仅一个平坦部和平坦面也可以分别形成在套筒17和壳体2b上。
[0062]已经参照优选实施方式描述了本发明。显而易见的是，本领域普通技术人员在阅读并理解上述详细描述时会想到修改例和替换例。本发明旨在被构造为包括在所附权利要求及其等同物的范围内的所有这种替换例和修改例。
[0063]工业应用性
[0064]本发明的电动线性致动器可以应用于在一般工业的电动马达以及汽车等的驱动部中使用的、具有用于将来自电动马达的旋转输入转换成驱动轴的线性运动的滚珠丝杠机构的电动线性致动器。
[0065]附图标记
[0066]I:电动线性致动器
[0067]2:壳体
[0068]2a:第一壳体
[0069]2b:第二壳体
[0070]3:输入齿轮
[0071]3a:马达轴
[0072]4、29:中间齿轮
[0073]4a、29a:中间齿轮的内径
[0074]4b、29b:齿部
[0075]5:输出齿轮
[0076]6:减速机构
[0077]7:驱动轴
[0078]8:滚珠丝杠机构
[0079]9:致动器主体
[0080]10:螺旋轴
[0081]10a、18a:螺旋槽
[0082]11、12:盲孔
[0083]13、23:滚动轴承
[0084]14:键
[0085]15:卡定销
[0086]17:套筒
[0087]17a:凹槽
[0088]18:螺母
[0089]18b:螺母的外周
[0090]18c:螺母的倒角部
[0091]19:滚珠
[0092]20:支撑轴承
[0093]20a:屏蔽板
[0094]21:桥构件
[0095]22:齿轮轴
[0096]24:外圈
[0097]25:保持架
[0098]26:滚针
[0099]27、28:垫圈
[0100]30:滑动轴承
[0101]31:套筒主体
[0102]32:底板
[0103]32a:突起
[0104]33:环形槽
[0105]34:止动圈
[0106]35:平坦部
[0107]36:平坦面
[0108]50:电动线性致动器
[0109]51:壳体
[0110]51a:腔
[0111]51b:汽缸部
[0112]51c:流体的出口
[0113]51d:台阶部
[0114]51e:导槽
[0115]5 If:导槽的侧面
[0116]52:螺旋轴
[0117]52a:公螺旋槽
[0118]52b:圆轴部
[0119]52c:法兰部
[0120]53 ??轴承
[0121]53a:内圈
[0122]53b:外圈
[0123]54:止动圈
[0124]55:垫圈
[0125]56:片簧
[0126]57:螺母
[0127]57a:母螺旋槽
[0128]57b:径向突出部
[0129]57c:径向突出部的侧面
[0130]57d:管
[0131]57e:托架
[0132]57f:螺钉
[0133]58:滚珠
[0134]59:活塞构件
[0135]59a:周向槽
[0136]60:0 形环
[0137]D:垫圈的内径
[0138]d:支撑轴承的内圈的外径
[0139]L:螺旋轴的移动范围
[0140]δ:径向突出部的侧面与导槽的侧面之间的间隙
【主权项】
1.一种电动线性致动器，该电动线性致动器包括: 壳体； 电动马达，该电动马达安装在所述壳体上； 减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及 滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动；所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母的内周上形成有螺旋状螺旋槽并且该螺母由安装在所述壳体上的支撑轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由多个滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，其特征在于: 套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有轴向延伸的凹槽； 安装在所述螺旋轴的端部上的卡定销与所述凹槽接合；并且 锥形倒角部形成在所述螺母的端部上。
2.根据权利要求1所述的电动线性致动器，其中，所述螺母与所述套筒之间的距离小于所述卡定销的半径。
3.根据权利要求1所述的电动线性致动器，其中，所述壳体形成有环形槽，该环形槽内部安装有用于孔洞的止动圈，以防止所述套筒脱落，并且其中，所述止动圈的内径大于所述卡定销的整体高度。
4.根据权利要求3所述的电动线性致动器，其中，在所述螺母的端部的倒角部，其端面测的外径小于所述止动圈的内径。
5.根据权利要求3或4所述的电动线性致动器，其中，所述止动圈的角部被倒圆以去除锐边。
【专利摘要】本发明提供一种可以减少壳体的损坏和磨损并且提高耐用性和强度并且在被设计得更轻质的同时改善可靠性的电动线性致动器。在由螺旋轴(10)构成的电动线性致动器(1)中，该螺旋轴被支撑为不能相对于壳体(2)旋转但能够沿轴向移动，由烧结合金制得的套筒(17)装配在壳体(2)的盲孔(12)中，直至套筒与盲孔的底部紧密接触。一对沿轴向延伸的凹槽(17a)形成在套筒(17)的内周面上的相对位置处，并且与嵌入在螺旋轴(10)的端部中的锁定销(15)接合。此外，在螺母(18)的端部上形成有锥形倒角部(18c)并且该倒角部(18c)的端面侧的外径被设置为具有比凹槽(17a)之间的距离小的直径。
【IPC分类】F16H25-24, F16H25-20
【公开号】CN104813072
【申请号】CN201380056402
【发明人】船田健介, 池田良则, 数野惠介
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月30日
【公告号】EP2916042A1, WO2014069516A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种设置有在一般工业中的马达和汽车等的驱动部中所使用的滚珠丝杠机构的电动线性致动器，特别涉及一种用在汽车的变速器或驻车制动器中、用于经由滚珠丝杠机构将来自电动马达的旋转运动转换成驱动轴的线性运动的电动线性致动器。
【背景技术】
[0002]在各种类型的驱动部中使用的电动线性致动器中，一般使用诸如梯形螺纹蜗轮或齿条与小齿轮等齿轮机构作为用于将电动马达的旋转运动转换成轴向线性运动的机构。由于这些运动转换机构包含滑动接触部，因此功率损耗会增加，从而导致电动马达的尺寸以及功耗均会增大。鉴于此，已广泛采用滚珠丝杠机构作为更有效的致动器。
[0003]在现有技术的电动线性致动器中，连接到螺母的输出构件可以通过使用支撑在壳体上的电动马达旋转地驱动形成滚珠丝杠的滚珠丝杠轴而被轴向位移。由于滚珠丝杠机构的摩擦往往非常低，因此当有推力轴向的载荷施加于输出构件时，滚珠丝杠轴容易倾向于反向旋转，从而导致在停止电动马达时必须保持输出构件的位置。
[0004]因此，已开发了一种电动线性致动器，在该已开发的电动线性致动器内部，可以安设用于电动马达的制动装置，或者可以将诸如蜗轮等的低效装置设置为动力传递装置。图11中示出了该电动线性致动器的一个典型示例，并且该电动线性致动器50具有圆筒形壳体51，该圆筒形壳体51包括用于容纳滚珠丝杠机构的腔51a、与腔51a同轴设置的汽缸部51b、与汽缸部51b连通的流体入口(未示出)和流体出口 51c。
[0005]螺旋轴52在壳体51的腔51a中延伸，并且螺旋轴52的一端适于连接到设置在壳体51外部的电动马达(未示出)。在螺旋轴52的外周面上形成有公螺旋槽52a、圆轴部52b以及位于公螺旋槽52a与圆轴部52b之间的法兰部52c。轴承53的内圈53a装配在圆轴部52b上，并且内圈53a的内端面(图11中的右端面)抵靠法兰部52c。另一方面，轴承53的外圈53b的外端面(左端面)抵靠装配在腔51a中的止动圈54。因此，螺旋轴52由轴承53以可旋转但不可轴向移动的方式支撑。另外，垫圈55和片簧(减震构件)56布置在轴承53的外圈53b的内端面与壳体51的台阶部51d之间。
[0006]另一方面，相对于壳体51仅可轴向移动的圆筒形螺母57布置在螺旋轴52周围并在其内周上形成有母螺旋槽57a。多个滚珠58可滚动地布置在形成在公螺旋槽52a与母螺旋槽57a之间的螺旋状滚动通道内。由此，滚珠丝杠机构由螺旋轴52、螺母57以及滚珠58形成。
[0007]具有矩形横截面的径向突出部57b与螺母57的外周一体形成。径向突出部57b可以与形成在壳体51的腔51a的内周上的轴向延伸导槽51e嗤合。预定间隙“ δ ”形成在侧面(啮合面)57c、57c与导槽51e的侧面(导面)51f、51f之间的各个空间中。
[0008]形成滚珠循环构件的管57d安装在径向突出部57b的平面状的最外表面上。管57d经由托架57e由螺钉57f固定在螺母57上并具有用于使滚珠58从形成在螺旋槽52a，57a之间的螺旋状滚动通道的一端返回到另一端的功能。
[0009]具有一闭合端的中空圆筒形活塞构件59安装在螺母57的右端上。螺旋轴52可以进出活塞构件59内的空间。活塞构件59的外周紧密且可滑动地装配到壳体51的汽缸部51b的内周中。O形环60布置在形成在活塞构件59的右端附近的周向槽59a中，以防止汽缸部51b内填充的流体通过活塞构件59与汽缸部51b之间的间隙朝向腔51a泄漏(参见例如下面的专利文献I)。
[0010]现有技术的文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:特开2006-233997号公报
【发明内容】
[0013]本发明要解决的问题
[0014]在现有技术的电动线性致动器50中，螺母57的防转通过使形成在壳体51上的导槽5Ie与一体形成在螺母57上的径向突出部57b啮合来执行。然而，径向突出部57b与螺母57的一体结构增加了电动线性致动器50的制造成本。另外，壳体51由铝合金形成，以降低电动线性致动器50的重量。然而，由铝合金形成的壳体51的耐磨性和用于壳体51的导槽51e与径向突出部57a啮合的强度可能不足，并且还担心如果电动线性致动器50由于例如系统错误等而无法正确控制，则壳体51可能由于滚珠丝杠对壳体51的内壁施加的冲击力而变形或毁坏。
[0015]因此，本发明的目的是提供一种可以减少壳体的损坏和磨损并用简单的结构执行螺母的防转以提高电动线性致动器的可靠性和制造成本的电动线性致动器。
[0016]解决问题的手段
[0017]为了实现本发明的目的，提供了一种根据权利要求1的本发明的电动线性致动器，该电动线性致动器包括:壳体；电动马达，该电动马达安装在所述壳体上；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋槽经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋槽以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在所述螺母的端部上。
[0018]这样，因为该电动线性致动器包括:减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋槽经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋槽以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在所述螺母的端部上，所以可以提供这样一种电动线性致动器:该电动线性致动器可以使螺母和套筒避免干涉地同时彼此靠近，并由此确实地防止卡定销从凹槽脱落，以减小壳体的损坏和磨损，并且还可以在经由简单的结构防止螺旋轴旋转并满足电动线性致动器的重量减轻以及耐久性和强度的提高这两者的同时，提高电动线性致动器的可靠性。
[0019]优选的是，如权利要求2所限定的，所述螺母与所述套筒之间的距离小于所述卡定销的半径。这样可以防止卡定销从凹槽脱落。
[0020]还优选的是，如权利要求3所限定的，所述壳体形成有内部安装有止动圈以防止所述套筒从所述壳体脱落的环形槽，并且所述止动圈的内径大于所述卡定销的整体高度。这使得卡定销在螺旋轴朝向左边移动时(图5)可以抵靠螺母的端面，而不与止动圈干涉，并由此可以确实地防止止动圈脱落且精确地控制螺旋轴的移动范围。另外，同样在这种情况下，因为止动圈与套筒之间的接触面是圆形的，所以可以经由止动圈维持施加到套筒的均匀的推力，并由此 可以在没有任何轴向间隙的情况下稳定地保持套筒。
[0021]优选的是，如权利要求4所限定的，所述倒角部在其端部处的外径小于所述止动圈的内径。这使得可以在避免螺母与止动圈的干涉的同时确实地防止卡定销的脱落。
[0022]最后，优选的是，如权利要求5所限定的，所述止动圈的角部被倒圆以去除锐边。这使得可以防止产生磨损碎肩。
[0023]本发明的效果
[0024]根据本发明的电动线性致动器，因为该电动线性致动器包括:壳体；安装在壳体上的电动马达；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，电动线性致动器的特征在于:一套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有至少一个轴向延伸的凹槽；安装在所述螺旋轴的端部上的至少一个卡定销与所述凹槽啮合；以及锥形倒角部形成在所述螺母的端部上，因此可以提供这样一种电动线性致动器:该电动线性致动器可以使螺母和套筒避免干涉地同时彼此靠近，并由此确实地防止卡定销从凹槽脱落，以减小壳体的损坏和磨损，并且还可以在经由简单的结构防止螺旋轴旋转并满足电动线性致动器的重量减轻以及耐久性和强度的提高这两者的同时，提高电动线性致动器的可靠性。
【附图说明】
[0025]【图1】示出了本发明的电动线性致动器的优选实施方式的纵剖面图；
[0026]【图2】示出了图1的致动器主体的纵剖面图；
[0027]【图3】示出了图1的中间齿轮部的部分放大剖面图；
[0028]【图4】示出了图3的中间齿轮部的修改例的部分放大剖面图；
[0029]【图5】图1的放大剖面图；
[0030]【图6】示出了螺旋轴的移动范围的说明图；
[0031]【图7】沿着图5的线VI1-VII截取的剖面图；
[0032]【图8】图6的部分放大图；
[0033]【图9】(a)示出了图1的套筒的前视图；(b)为沿着(a)的线IX-1X截取的剖面图；(C)为套筒的后视图；
[0034]【图10】(a)示出了图9的套筒的底板的前视图；(b)为沿着(a)的线X_X截取的剖面图；(C)为底板的后视图；以及
[0035]【图11】示出了现有技术的电动线性致动器的纵剖面图。
[0036]实施本发明的方式
[0037]实施本发明的一种方式是电动线性致动器，该电动线性致动器包括:由铝合金形成的壳体；电动马达，该电动马达安装在所述壳体上；减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动，所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母在其内周上形成有螺旋状螺旋槽并由安装在所述壳体上的轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由大量滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上；以及盲孔，该盲孔形成在壳体上用于容纳螺旋轴的端部，电动线性致动器的特征在于:由烧结合金形成的套筒装配到形成在壳体中的盲孔中直到套筒与盲孔的底部紧密接触为止；一对轴向延伸的凹槽形成在套筒的内周上正好相对的位置处；安装在螺旋轴的端部上的卡定销与凹槽啮合；并且锥形倒角部形成在螺母的端部上，并且锥形倒角部在螺母的端部处的外径小于凹槽之间的距离。
【具体实施方式】
[0038]下文中将参照附图描述本发明的优选实施方式和修改例。
[0039]图1是示出了本发明的电动线性致动器的优选实施方式的纵剖面图，图2是示出了图1的致动器主体的纵剖面图，图3是示出了图1的中间齿轮部的部分放大剖面图，图4是示出了图3的中间齿轮部的修改例的部分放大剖面图，图5是图1的放大剖面图，图6是示出了螺旋轴的移动范围的说明图，图7是沿着图5的线VI1-VII截取的剖面图，图8是图6的部分放大图，图9的(a)是示出了图1的套筒的前视图，图9的(b)是沿着图9的(a)的线IX-1X截取的剖面图，图9的(c)是图9的(b)的套筒的后视图，图10的(a)是示出了图9的套筒的底板的前视图，图10的(b)是沿着图10的(a)的线X-X截取的剖面图，并且图10的(c)是图9的套筒的底板的后视图。
[0040]如图1所示，电动线性致动器I包括:圆筒形壳体2 ;电动马达(未示出)，该电动马达安装在壳体2上；中间齿轮4，该中间齿轮4与安装在马达的马达轴3a上的输入齿轮3配合；减速机构6，该减速机构6包括输入齿轮3、中间齿轮4以及与中间齿轮4配合的输出齿轮5 ;滚珠丝杠机构8，该滚珠丝杠机构8用于将经由减速机构6传递的电动马达的旋转运动转换成驱动轴7的轴向线性运动；以及致动器主体9，该致动器主体9包括滚珠丝杠机构8。
[0041]壳体2经由铝压铸由诸如A6063TE、ADC 12等的铝合金形成，并且包括彼此邻接并经由紧固螺栓(未示出)彼此一体地固定的第一壳体2a和第二壳体2b。电动马达安装在第一壳体2a上，并且用于容纳螺旋轴10的盲孔11、12分别形成在第一壳体2a和第二壳体2b中。
[0042]输入齿轮3压装到电动马达的马达轴3a上且彼此不可移动，并且马达轴3a由安装在第二壳体2b上的深槽滚动轴承13以可旋转的方式支撑。与中间正齿轮4配合的输出齿轮5经由键14 一体固定在形成稍后更详细描述的滚珠丝杠机构8的螺母18上。
[0043]驱动轴7与形成滚珠丝杠机构8的螺旋轴10 —体形成，并且卡定销15、15安装在驱动轴7的一端(图1中的右端)上。另外，稍后更详细描述的套筒17装配在第二壳体2b的盲孔12中，并且轴向延伸的凹槽17a、17a经由研磨形成在套筒17的内周上。凹槽17a、17a设置在正好相对的位置处，并且螺旋轴10的销15、15与凹槽17a接合，使得螺旋轴10以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑。套筒17包括圆筒形套筒主体31和待装配到套筒主体31的一端上的底板32。
[0044]如图2的放大图所示，滚珠丝杠机构8包括螺旋轴10和经由滚珠19与螺旋轴10配合的螺母18。螺旋轴10在其外周上形成有螺旋状的螺旋槽10a。另一方面，螺母18在其内周上形成有对应于螺旋轴10的螺旋槽1a的螺旋槽18a，并且多个滚珠19可滚动地容纳在螺旋槽1a与螺旋槽18a之间。螺母18由两个支撑轴承20、20以相对于壳体2a、2b可旋转但不可轴向移动的方式支撑。数字21表示用于借助螺母18的螺旋槽18a实现滚珠19的无限循环通道的桥构件。
[0045]各个螺旋槽10a、18a的剖面外形可以是圆弧形状或哥特弧形状中的一种。然而，因为哥特弧形状可以具有与滚珠19的大接触角和小轴向间隙，所以本实施方式采用哥特弧形状。这使得能够具有对于轴向载荷的高刚性，并由此抑制振动的产生。
[0046]螺母18由诸如SCM 415或SCM 420等的表面硬化钢形成，并且其表面经由真空渗碳硬化而硬化到HRC55?HRC62。这使得能够省略诸如用于热处理之后的除垢的磨光等的处理，并由此降低制造成本。另一方面 ，螺旋轴10由诸如S 55C等的中碳钢或诸如SCM 415或SCM 420等的表面硬化钢形成，并且其表面经由感应硬化或渗碳硬化而硬化到HRC55?HRC62o
[0047]形成减速机构6的一部分的输出齿轮5经由键14牢固地固定在螺母18的外周18b上，并且支撑轴承20、20在输出齿轮5的两侧处经由预定界面压装到螺母上。这使得尽管强轴向载荷从驱动轴7施加到支撑轴承20、20和输出齿轮5，也能够防止支撑轴承20、20和输出齿轮5这两者轴向平移。各个支撑轴承20包括在两侧上安装的屏蔽板20a、20a用于防止密封在轴承体内的润滑脂泄漏到外部并防止磨损碎肩从外部进入到轴承体中的深槽滚珠轴承。
[0048]在所例示的实施方式中，因为支撑轴承20、20这两者由具有同一规格的深槽滚珠轴承形成，所以可以支撑从驱动轴7施加的轴向载荷和从输出齿轮5施加的径向载荷这两者，并且还可以简化防止轴承组装中出现错误的确认作业，由此可以提高组装可操作性。在这种情况下，上述的术语“同一规格”是指深槽滚珠轴承具有相同的内径、外径、宽度尺寸、滚动元件大小、滚动元件数量以及内部间隙。
[0049]在所例示的实施方式中，上述成对的支撑轴承20、20中的一个经由环形弹性垫圈27安装在第一壳体2a上。垫圈27是由奥氏体不锈钢板(例如JIS的SUS 304族)或防腐冷轧钢板(例如Jis的SPCC族)挤压形成的波形垫圈。波形垫圈27的内径“D”被形成为大于支撑轴承20的内圈的外径“d”。这样可以消除成对轴承20、20的轴向间隙并由此可以获得成对轴承20、20的平稳旋转。另外，由于垫圈27仅接触轴承20的外圈且不接触轴承20的旋转内圈，因此尽管螺母18会被朝向壳体2a的反向轴向载荷推压，还是可以防止轴承20的内圈紧靠壳体2a并由此防止被壳体2a锁定。
[0050]接着将描述形成减速机构6的中间齿轮4。如图3所示，中间齿轮4经由滚动轴承23由安装在第一壳体2a和第二壳体2b上的齿轮轴22以可旋转的方式支撑。当齿轮轴22的一端压装到第一壳体2a的孔口中时，如果设计为齿轮轴22的另一端通过间隙配合安装在第二壳体2b的孔口中，则将允许组装错位，并由此将获得滚动轴承23和中间齿轮4的平稳旋转性能。在所例示的实施方式中，滚动轴承23是所谓的“壳型”滚针轴承，该“壳型”滚针轴承包括:外圈24，该外圈24由压装到中间齿轮4的内周4a中的钢板挤压形成；以及多个滚针26，该多个滚针26经由保持架25而被容纳在外圈24中。该滚针轴承可以容易地获得，并由此降低制造成本。
[0051]环形垫圈28、28安装在中间齿轮4的两侧上，以防止中间齿轮4对第一壳体2a和第二壳体2b的直接接触。在这种情况下，中间齿轮4的齿部4b的齿宽被形成为小于齿轮(坯件)的轴向宽度。这使得能够减小中间齿轮4与垫圈28之间的接触面积，并由此减小中间齿轮4与垫圈28的摩擦阻力，并且使得能够获得平稳的旋转性能。垫圈28是由具有高强度和高耐摩擦性的奥氏体不锈钢板或防腐冷轧钢板挤压形成的平垫圈。另选地，垫圈28可以由黄铜、烧结金属或内部浸渍预定量的诸如GF(玻璃纤维)等的纤维增强材料的诸如PA(聚酰胺)66等的热塑性合成树脂形成。
[0052]另外，滚动轴承23的宽度被设置为小于中间齿轮4的宽度。这使得可以防止轴承侧的磨损或变形，并由此可以获得平稳旋转。
[0053]图4示出了图3的结构的修改例。中间齿轮29经由滑动轴承30以可旋转的方式被支撑在安装于第一壳体2a和第二壳体2b上的齿轮轴22上。在该实施方式中，齿部29b的齿宽被形成为与齿轮29的轴向宽度相同。滑动轴承30被构造为包括含有石墨微粉的多孔金属的油浸轴承(例如“BEARFIGHT” (NTN公司的注册商标))，从而具有比中间齿轮29的宽度更大的宽度并压装到中间齿轮29的内周29a中。这使得可以在不安装任何垫圈的状态下防止中间齿轮29与第一壳体2a和第二壳体2b接触并磨损，在抑制中间齿轮29的旋转期间的摩擦阻力的同时实现平稳的旋转性能，并且可以在抑制部件数量的增加的同时降低制造成本。滑动轴承30可以由能够进行注塑成型的热塑性聚酰亚胺树脂形成。
[0054]根据本实施方式，第二壳体2b的盲孔12在其开口附近形成有内部安装有止动圈34以防止套筒17从壳体沿轴向脱落的环形槽33。止动圈34由冷轧钢板挤压形成并被安装，使得止动圈34推压套筒17的端面。止动圈34的角部被倒圆以去除锐边，并在将止动圈34安装到环形槽33中的期间防止产生磨损碎肩。这同样能够确实地防止产生轴向间隙。止动圈34的内径“Hs”大于卡定销15的整体高度“Hp”。这使得卡定销15可以在螺旋轴10(7)朝向左边移动时(图5)紧靠螺母18的端面，而不与止动圈34干涉，由此可以确实地防止止动圈34脱落，并可以精确地控制螺旋轴10的移动范围“L”(图6)。另外，同样在这种情况下，由于如图7所示止动圈与套筒之间的接触面是圆形的，所以可以经由止动圈34维持施加到套筒17的均匀推力，并由此可以稳定地保持套筒17，而没有任何轴向间隙。
[0055]为了防止卡定销15从凹槽17a、17a脱落，螺母18与套筒17之间的距离被设置为使得形成在螺母18的端部上的锥形倒角部18c的外径小于凹槽17a、17a之间的距离。特别地，可以通过将螺母18与套筒17之间的距离设置为小于卡定销15的半径来确实地防止卡定销15从凹槽17a、17a脱落。这使得可以靠近套筒17设置螺母18，而不与止动圈34和套筒17干涉，并由此可以减小电动线性致动器的尺寸。
[0056]套筒17经由注塑成型机对可塑性制备的金属粉末进行成型而由烧结合金形成。在该注塑成型时，金属粉末和包括塑料和蜡的粘合剂首先经由混合捏合机混合并捏合，以从所混合和捏合的材料形成颗粒。将颗粒供给到注塑成型机的料斗，然后在加热熔融状态下推到模具中，最后由所谓的MIM(金属注塑成型)法形成为套筒。尽管物品需要高制造技术并具有难以形成的外形，MIM法也可以容易地将烧结合金材料成型为具有期望的精确外形和尺寸的物品。
[0057]金属粉末的一个示例被示出为诸如可以稍后渗碳淬火的SCM 415，并且具有以下组分:C:0.13 重量％、Ni:0.21 重量％、Cr:1.1 重量％、Cu:0.04 重量％、Mn:0.76 重量％、Mo:0.19重量％、Si:0.20重量％以及余量:Fe。套筒17通过控制渗碳淬火和回火的温度而形成。可以使用用于套筒17的其他材料，例如成形性和耐锈蚀性优秀并包括N1:3.0?10.0重量％的日本粉末冶金工业标准的FEN 8或包括C:0.07重量％、Cr:17重量％、Ni:4重量％、Cu:4重量％以及余量:Fe的析出硬化不锈钢SUS 630。SUS 630的表面硬度可以经由固溶化处理在HRC20?HRC33的范围内增加，以获得高韧性和高硬度这两者。
[0058]如图9所示，适于装配到第二壳体2b的盲孔12中的套筒17具有杯状外形，并且包括圆筒形套筒主体31和装配到套筒主体31的一端中的底板32。套筒17装配到壳体2b中，直到底板32紧密接触盲孔12的底部为止。轴向延伸的凹槽17a、17a经由研磨形成在套筒主体31的内周上正好相对的位置处。平坦面35、35形成在套筒主体31的外周上并设置在在圆周上与凹槽17a、17a相隔90°的位置处，以确保套筒17的强度和刚性。二件式结构使得能够简化套筒结构并提高其量产性。
[0059]如图10所示，套筒17的底板32具有对应于套筒主体31的外形的轮廓，并且一对突起32a、32a —体形成在待安装到套筒主体31的端面的一侧上。底板32可以通过将突起32a,32a装配在凹槽17a、17a中而安装在套筒主体31上。
[0060]另一方面，卡 定销15由诸如SUJ 2等的高碳铬轴承钢或诸如SCr 435等的渗碳轴承钢形成，并且卡定销15的表面由包括0.8重量％或更多的碳并且具有HRC 58或以上的硬度的碳氮共渗层形成。在这种情况下，可以采用滚针轴承中使用的滚针作为卡定销。这使得可以具有表面硬度为HRC 58或以上并且耐磨性、可用性以及制造成本均优秀的卡定销。
[0061]如图7所示，第二壳体2b的盲孔12形成有与套筒17的平坦部35、35对应的平坦面36、36。平坦面36、36与平坦部35、35的接合可以防止套筒17相对于壳体2b旋转。这使得可以简化套筒17的外形并降低其重量并减少制造步骤和降低成本，还可以提供一种能够减少第二壳体2b的损坏和磨损并具有优秀的耐用性、强度以及可靠性的电动线性致动器。尽管描述了套筒17的成对平坦部和壳体2b的成对平坦面形成在两个相对表面上，但仅一个平坦部和平坦面也可以分别形成在套筒17和壳体2b上。
[0062]已经参照优选实施方式描述了本发明。显而易见的是，本领域普通技术人员在阅读并理解上述详细描述时会想到修改例和替换例。本发明旨在被构造为包括在所附权利要求及其等同物的范围内的所有这种替换例和修改例。
[0063]工业应用性
[0064]本发明的电动线性致动器可以应用于在一般工业的电动马达以及汽车等的驱动部中使用的、具有用于将来自电动马达的旋转输入转换成驱动轴的线性运动的滚珠丝杠机构的电动线性致动器。
[0065]附图标记
[0066]I:电动线性致动器
[0067]2:壳体
[0068]2a:第一壳体
[0069]2b:第二壳体
[0070]3:输入齿轮
[0071]3a:马达轴
[0072]4、29:中间齿轮
[0073]4a、29a:中间齿轮的内径
[0074]4b、29b:齿部
[0075]5:输出齿轮
[0076]6:减速机构
[0077]7:驱动轴
[0078]8:滚珠丝杠机构
[0079]9:致动器主体
[0080]10:螺旋轴
[0081]10a、18a:螺旋槽
[0082]11、12:盲孔
[0083]13、23:滚动轴承
[0084]14:键
[0085]15:卡定销
[0086]17:套筒
[0087]17a:凹槽
[0088]18:螺母
[0089]18b:螺母的外周
[0090]18c:螺母的倒角部
[0091]19:滚珠
[0092]20:支撑轴承
[0093]20a:屏蔽板
[0094]21:桥构件
[0095]22:齿轮轴
[0096]24:外圈
[0097]25:保持架
[0098]26:滚针
[0099]27、28:垫圈
[0100]30:滑动轴承
[0101]31:套筒主体
[0102]32:底板
[0103]32a:突起
[0104]33:环形槽
[0105]34:止动圈
[0106]35:平坦部
[0107]36:平坦面
[0108]50:电动线性致动器
[0109]51:壳体
[0110]51a:腔
[0111]51b:汽缸部
[0112]51c:流体的出口
[0113]51d:台阶部
[0114]51e:导槽
[0115]5 If:导槽的侧面
[0116]52:螺旋轴
[0117]52a:公螺旋槽
[0118]52b:圆轴部
[0119]52c:法兰部
[0120]53 ??轴承
[0121]53a:内圈
[0122]53b:外圈
[0123]54:止动圈
[0124]55:垫圈
[0125]56:片簧
[0126]57:螺母
[0127]57a:母螺旋槽
[0128]57b:径向突出部
[0129]57c:径向突出部的侧面
[0130]57d:管
[0131]57e:托架
[0132]57f:螺钉
[0133]58:滚珠
[0134]59:活塞构件
[0135]59a:周向槽
[0136]60:0 形环
[0137]D:垫圈的内径
[0138]d:支撑轴承的内圈的外径
[0139]L:螺旋轴的移动范围
[0140]δ:径向突出部的侧面与导槽的侧面之间的间隙
【主权项】
1.一种电动线性致动器，该电动线性致动器包括: 壳体； 电动马达，该电动马达安装在所述壳体上； 减速机构，该减速机构用于经由马达轴降低所述电动马达的转速；以及 滚珠丝杠机构，该滚珠丝杠机构用于将经由所述减速机构传递的所述电动马达的旋转运动转换成驱动轴的轴向线性运动；所述滚珠丝杠机构包括:螺母，该螺母的内周上形成有螺旋状螺旋槽并且该螺母由安装在所述壳体上的支撑轴承以可旋转但不可轴向移动的方式支撑；以及螺旋轴，该螺旋轴与所述驱动轴同轴地一体形成，在该螺旋轴的外周上形成有与所述螺母的所述螺旋状螺旋槽对应的螺旋状螺旋槽，该螺旋轴经由多个滚珠插入到所述螺母中，并且该螺旋轴以可轴向移动但不可旋转的方式被支撑在所述壳体上，其特征在于: 套筒固定在所述壳体上用于防止所述螺旋轴相对于所述壳体旋转并且在所述套筒的内周上形成有轴向延伸的凹槽； 安装在所述螺旋轴的端部上的卡定销与所述凹槽接合；并且 锥形倒角部形成在所述螺母的端部上。
2.根据权利要求1所述的电动线性致动器，其中，所述螺母与所述套筒之间的距离小于所述卡定销的半径。
3.根据权利要求1所述的电动线性致动器，其中，所述壳体形成有环形槽，该环形槽内部安装有用于孔洞的止动圈，以防止所述套筒脱落，并且其中，所述止动圈的内径大于所述卡定销的整体高度。
4.根据权利要求3所述的电动线性致动器，其中，在所述螺母的端部的倒角部，其端面测的外径小于所述止动圈的内径。
5.根据权利要求3或4所述的电动线性致动器，其中，所述止动圈的角部被倒圆以去除锐边。
【专利摘要】本发明提供一种可以减少壳体的损坏和磨损并且提高耐用性和强度并且在被设计得更轻质的同时改善可靠性的电动线性致动器。在由螺旋轴(10)构成的电动线性致动器(1)中，该螺旋轴被支撑为不能相对于壳体(2)旋转但能够沿轴向移动，由烧结合金制得的套筒(17)装配在壳体(2)的盲孔(12)中，直至套筒与盲孔的底部紧密接触。一对沿轴向延伸的凹槽(17a)形成在套筒(17)的内周面上的相对位置处，并且与嵌入在螺旋轴(10)的端部中的锁定销(15)接合。此外，在螺母(18)的端部上形成有锥形倒角部(18c)并且该倒角部(18c)的端面侧的外径被设置为具有比凹槽(17a)之间的距离小的直径。
【IPC分类】F16H25-24, F16H25-20
【公开号】CN104813072
【申请号】CN201380056402
【发明人】船田健介, 池田良则, 数野惠介
【申请人】Ntn株式会社
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2013年10月30日
【公告号】EP2916042A1, WO2014069516A1
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