丝杠轴、进给丝杠机构及电动致动器的制作方法

本发明涉及构成进给丝杠机构的丝杠轴、进给丝杠机构及电动致动器。

背景技术：

作为在机动车的自动变速机构、制动机构、转向机构等使用的电动致动器，已知有使用了将电动马达的旋转运动转换为直线运动的进给丝杠机构的电动致动器。

在该种电动致动器中，对进行直线运动的可动部的移动量(轴向的位置)进行控制变得重要。因此，例如，在下述专利文献1中提出了如下电动致动器：在滚珠丝杠机构的丝杠轴安装作为传感器标靶的永磁铁，并利用磁传感器检测伴随着丝杠轴的轴向的移动而发生变化的永磁铁的磁场，由此取得丝杠轴的轴向的移动量(位置)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-180681号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在上述专利文献1所记载的电动致动器中，为了在丝杠轴安装永磁铁，而在丝杠轴的外周面形成有切口部。

然而，在形成切口部时，若对丝杠轴的外周面进行切削加工则，由于在加工时产生的切削阻力、热量，而如图12所示产生丝杠轴100的轴心o向切口部100a侧弯曲的翘曲。尤其是，这样的翘曲的产生，在丝杠轴的轴向移动距离较长的情况下，需要将永磁铁在轴向上较长地配置、即需要将切口部在轴向上较长地形成，因此具有变得显著的趋势。并且，当在丝杠轴产生翘曲时，在操作对象的对象构件与丝杠轴的前端部连结的情况下，通过在该连结位置约束丝杠轴，由此与丝杠轴的前端部相反一侧的丝杠槽侧倾斜。其结果是，在丝杠轴与螺母之间产生未对准，有可能导致进给丝杠机构的动作不良、动作效率的降低，进而导致寿命的降低。因此，期望改善。

于是，本发明的目的在于，提供能够抑制翘曲的产生的丝杠轴、具备该丝杠轴的进给丝杠机构及电动致动器。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本发明是一种丝杠轴，其构成设置于电动致动器的进给丝杠机构，并形成有用于安装传感器标靶的安装面，所述丝杠轴的特征在于，将形成有安装面的部分形成为非圆形且线对称的截面。

这样，通过使形成有安装面的部分为非圆形且线对称的截面，即使由于形成安装面时的切削阻力、热量而产生翘曲，该翘曲也会在丝杠轴的成为线对称的截面的一方侧和另一方侧产生相同程度。另外，在一方侧和另一方侧产生的翘曲在彼此相反方向上产生，因此它们的翘曲被抵消，而最终能够抑制在丝杠轴产生的翘曲。

另外，也可以是，以夹着丝杠轴的轴心而成为线对称的方式形成有两个平坦面，将上述两个平坦面中的任一方作为安装面。并且，能够从两个平坦面中任意选择安装面，由此传感器标靶安装的自由度(灵活性)提升。

另外，也可以是，安装面是安装标靶保持架的面，所述标靶保持架保持传感器标靶。在该情况下，在安装面的轴向的一端部设置有用于防止标靶保持架相对于安装面的误组装的凸部或者凹部，由此能够正确地安装传感器标靶，从而可靠性提升。

另外，也可以是，在丝杠轴中，至少对形成有安装面的部分进行热处理。通过丝杠轴的截面形状为线对称，还能够抑制与热处理相伴的翘曲的产生。即，通过截面形状为线对称，从而与热处理相伴的丝杠轴的收缩量变得均匀，因此能够抑制由收缩量的差异引起的翘曲的产生。由此，能够提供确保必要强度并且轴的直线性(笔直度)高的丝杠轴。

另外，本发明的丝杠轴能够应用于进给丝杠机构，所述进给丝杠机构具备能够旋转的螺母、以及伴随着螺母的旋转而在轴向上移动的丝杠轴，并且设置于电动致动器。

并且，本发明的丝杠轴还能够应用于电动致动器，所述电动致动器具备电动马达、以及将电动马达的旋转运动转换为直线运动的进给丝杠机构。

发明效果

根据本发明，由于能够抑制丝杠轴的翘曲，因此能够避免由丝杠轴的翘曲引起的进给丝杠机构的动作不良、动作效率的降低，进而抑制寿命的降低，从而能够提供可靠性高的进给丝杠机构以及具备该进给丝杠机构的电动致动器。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的电动致动器的纵剖视图。

图2是本实施方式的电动致动器的外观立体图。

图3是本实施方式的电动致动器的分解立体图。

图4是本实施方式的电动致动器所具备的减速机构的剖视图(图1中的a-a剖视图)。

图5是本实施方式的电动致动器所具备的锁定机构的分解立体图。

图6是将本实施方式的电动致动器在磁传感器和永磁铁的位置切断而得到的剖视图(图1中的b-b线剖视图)。

图7是示出标靶保持架安装于滚珠丝杠轴前的状态的立体图。

图8是示出标靶保持架安装在了滚珠丝杠轴的状态的立体图。

图9是标靶保持架安装在了滚珠丝杠轴的状态的剖视图。

图10是本实施方式的滚珠丝杠轴的侧视图。

图11是本实施方式的滚珠丝杠轴的剖视图(图10的c-c剖视图)。

图12是用于说明以往的丝杠轴的课题的图。

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，对于具有相同的功能或形状的构件、构成部件等构成要素，只要能够辨别就标注相同的附图标记，从而在说明过一次后省略其说明。

图1是示出本发明的实施方式的电动致动器的纵剖视图，图2是本实施方式的电动致动器的外观立体图，图3是本实施方式的电动致动器的分解立体图。另外，图4是本实施方式的电动致动器所具备的减速机构的剖视图(图1中的a-a剖视图)，图5是本实施方式的电动致动器所具备的锁定机构的分解立体图。

如图1所示，本实施方式的电动致动器1以作为驱动源的电动马达2、将电动马达2的旋转减速的减速机构3、传递由减速机构3减速了的驱动力的驱动力传递机构4、将由驱动力传递机构4传递出的电动马达2的旋转运动转换为直线运动的运动转换机构5、以及防止电动致动器1的驱动的锁定机构6为主要的结构。

电动马达2收容于马达壳体7内。马达壳体7形成为有底圆筒状，且在其底部设置有将孔部7a密封的树脂制的密封构件8。

减速机构3是由与电动马达2的旋转轴2a连结的太阳齿轮9、以及配置于太阳齿轮9的周围的多个行星齿轮10等构成的行星齿轮减速机构。

如图4所示，减速机构3具备作为输入旋转体的太阳齿轮9、配置于太阳齿轮9的外周的作为轨道圈的齿圈11、以能够旋转的方式配置于太阳齿轮9与齿圈11之间的作为行星旋转体的多个行星齿轮10、以及保持各行星齿轮10的作为输出旋转体的齿轮架12。

太阳齿轮9固定于电动马达2的旋转轴2a，并与电动马达2一体地旋转。各行星齿轮10配置于太阳齿轮9与齿圈11之间，并以与它们啮合的方式组装。另外，各行星齿轮10被设置于齿轮架12的支轴13支承为能够旋转。

当电动马达2开始驱动时，减速机构3的太阳齿轮9与电动马达2一体地旋转，且伴随与此，多个行星齿轮10一边自转一边沿着齿圈11公转。并且，通过齿轮架12伴随着该行星齿轮10的公转而旋转，从而电动马达2的旋转被减速而输出。

另外，如图1以及图3所示，减速机构3收容于与马达壳体7连结的减速机构壳体14内。在减速机构壳体14安装有作为支承电动马达2的马达支承构件的圆筒状的马达衬套15。电动马达2通过其输出侧(图1中的右侧)的突起2b插入马达衬套15内而被支承。需要说明的是，电动马达2的与输出侧相反一侧的部分被马达壳体7的内周面支承。

如图1以及图3所示，驱动力传递机构4具备将从减速机构3输出的驱动力输入的驱动侧的主动齿轮16、以及与主动齿轮16啮合的被驱动侧的从动齿轮17。在本实施方式中，由齿数比主动齿轮16多的大径的齿轮构成从动齿轮17，从而构成为从主动齿轮16向从动齿轮17将旋转减速而传递，但也可以使这些齿轮16、17为相同的齿数而等速地传递旋转。在主动齿轮16的中央压入并固定有齿轮凸起18。在齿轮凸起18的一端部侧压入有上述减速机构3的齿轮架12的圆筒部12a(参照图1)，从而构成为齿轮架12与主动齿轮16一体地旋转。由此，由减速机构3减速了的旋转运动从齿轮架12向主动齿轮16传递。

另外，主动齿轮16以及从动齿轮17收容于与减速机构壳体14连结的传递机构壳体19内。在传递机构壳体19设置有对齿轮凸起18的一端部侧进行支承的滚动轴承52。另一方面，齿轮凸起18的另一端部被在后述的运动转换机构壳体25设置的滚动轴承53支承。

运动转换机构5是由能够旋转的滚珠丝杠螺母21、插入滚珠丝杠螺母21的内周侧的滚珠丝杠轴22、在分别形成于滚珠丝杠螺母21的内周面和滚珠丝杠轴22的外周面的螺旋状槽间配置的多个滚珠23、以及使滚珠23在螺旋状槽间循环的循环构件24构成的滚珠丝杠机构20。滚珠丝杠机构20被与传递机构壳体19连结的运动转换机构壳体25支承。具体而言，滚珠丝杠螺母21被设置于运动转换机构壳体25的轴承构件26支承为能够旋转。在本实施方式中，将轴承构件26设为双列角接触球轴承，但也可以是除此以外的轴承构件。另外，在滚珠丝杠螺母21的外周面一体地固定有从动齿轮17。

因此，当电动马达2的驱动力经由减速机构3而从主动齿轮16向从动齿轮17传递时，从动齿轮17旋转，由此滚珠丝杠螺母21也与从动齿轮17一体地旋转。并且，通过滚珠丝杠螺母21旋转，从而多个滚珠23沿着两螺旋状槽循环移动，且滚珠丝杠轴22沿其轴向进行直线移动，由此电动马达2的旋转运动转换为直线运动。另外，通过电动马达2向正方向或者反方向旋转，从而滚珠丝杠螺母21向正方向或者反方向旋转而使滚珠丝杠轴22在轴向上前进或者后退。需要说明的是，图1示出了滚珠丝杠轴22配置于后退到图的最右侧的初期位置的状态。

另外，滚珠丝杠轴22的前端部(图1中的左端部)作为对作为操作对象的未图示的使用设备进行操作的操作部27而发挥功能。在本实施方式中，在滚珠丝杠轴22的前端部侧设置有孔部22a，该孔部22a用于插入将未图示的使用设备的对应部位与滚珠丝杠轴22连结的螺栓、销。另一方面，在滚珠丝杠轴22的后端部侧设置有作为限制滚珠丝杠轴22的旋转的旋转限制构件的止转销28。另外，滚珠丝杠轴22的后端部侧被与运动转换机构壳体25连结的丝杠轴壳体29覆盖。在该丝杠轴壳体29的内周面形成有在轴向上延伸的引导槽29a，在引导槽29a内插入有止转销28、以及设置于止转销28的引导辊30。引导辊30沿着引导槽29a一边旋转一边移动，由此滚珠丝杠轴22不沿周向旋转而在轴向上前进或者后退。

另外，在滚珠丝杠轴22的前端部侧安装有防止向滚珠丝杠机构20内或者电动致动器1内的异物侵入的保护罩31。保护罩31为树脂制或者橡胶制，且由大径端部31a、小径端部31b以及将它们连结并在轴向上伸缩的蛇腹部31c构成。大径端部31a通过保护罩带32而紧固固定于在传递机构壳体19设置的圆筒部19a的外周面，小径端部31b通过保护罩带33而紧固固定于滚珠丝杠轴22的外周面。另外，在马达壳体7一体地设置有用于对保护罩31的外侧进行保护的保护罩套34。

如图5所示，锁定机构6以锁定构件35、滑动丝杠螺母36、滑动丝杠轴37、锁定构件固定板38、作为锁定用驱动源的锁定用马达39、以及弹簧40为主要的结构。锁定构件35相对于滑动丝杠螺母36经由锁定构件固定板38而用螺栓41紧固连结。锁定用马达39收容于设置在丝杠轴壳体29的保持架部42内。详细而言，锁定用马达39从保持架部42的装配盖构件43的一侧(在图5中为保持架部42的右侧)插入保持架部42内，且盖构件43装配于保持架部42，由此锁定用马达39收容于保持架部42内。在锁定用马达39收容于保持架部42内的状态下，锁定用马达39的旋转轴39a从保持架部42的底部42a(与盖构件43侧相反一侧的部分)突出(参照图1)，在其旋转轴39a安装有滑动丝杠轴37。另外，在滑动丝杠轴37的外周配置有弹簧40，并且螺合装配有滑动丝杠螺母36。

如图1所示，弹簧40在保持架部42的底部42a与锁定构件固定板38之间在轴向上被压缩。由于该被压缩了的弹簧40的作用力，锁定构件35总是被向前进的方向(图1中的左侧)施力。在锁定构件35前进的方向上配置有主动齿轮16，在主动齿轮16形成有能够将锁定构件35的前端部插入而卡合的卡合孔16a。另外，卡合孔16a在主动齿轮16的周向上设置有多个。通过锁定构件35与这些的卡合孔16a中的任一个卡合，成为限制主动齿轮16的旋转且限制滚珠丝杠轴22前进后退的锁定状态。

在图1中，处于锁定构件35的前端部与主动齿轮16的卡合孔16a卡合的锁定状态。从该状态起，当向锁定用马达39供给电力并驱动锁定用马达39时，滑动丝杠轴37旋转，由此滑动丝杠螺母36和安装于滑动丝杠螺母36的锁定构件35后退。由此，锁定构件35的前端部从主动齿轮16的卡合孔16a脱离，锁定状态被解除。由于锁定状态被解除，而成为能够驱动电动马达2使操作部27(滚珠丝杠轴22)前进或者后退来对操作对象进行操作的状态。另外，在驱动电动马达2的期间，持续向锁定用马达39的通电，维持锁定解除状态。

之后，当断开向电动马达2的电力供给并停止操作部27(滚珠丝杠轴22)的前进或者后退时，与此同时也断开向锁定用马达39的电力供给，锁定构件35被弹簧40的作用力向前进的方向推动。由此，锁定构件35的前端部与主动齿轮16的卡合孔16a卡合，成为锁定状态。这样，由于成为锁定状态，操作部27(滚珠丝杠轴22)的前进以及后退被限制，因此即使从操作对象侧向操作部27(滚珠丝杠轴22)侧输入外力，也能够防止操作部27(滚珠丝杠轴22)的轴向移动并保持在规定的位置。

另外，本实施方式的电动致动器1具备用于检测操作部27(滚珠丝杠轴22)的轴向位置的位置检测装置44。位置检测装置44由设置于滚珠丝杠轴22的作为传感器标靶的永磁铁45(参照图1)、以及收容于马达壳体7与保护罩套34之间的传感器壳体47内的作为非接触传感器的磁传感器46构成(参照图2)。

作为磁传感器46，可以应用任意的类型，其中优选霍尔ic、线性霍尔ic等能够利用霍尔效果来检测磁场的朝向以及大小的类型的磁传感器。磁传感器46安装于传感器基座48，传感器基座48相对于传感器壳体47用螺栓49紧固连结固定，由此磁传感器46收容于传感器壳体47内。

如将本实施方式的电动致动器1在磁传感器46和永磁铁45的位置切断而得到的剖视图(图1中的b-b线剖视图)即图6所示，在磁传感器46收容于传感器壳体47内、且永磁铁45安装于滚珠丝杠轴22的状态下，磁传感器46成为隔着保护罩31以及保护罩套34而与永磁铁45对置的状态。需要说明的是，希望将磁传感器46的周围覆盖的传感器基座48、传感器壳体47以及保护罩套34均由树脂等非磁性材料形成。

在像这样构成的位置检测装置44中，当滚珠丝杠轴22进退时，伴随着永磁铁45相对于磁传感器46的位置发生变化，磁传感器46的配置部位处的磁场也发生变化。通过利用磁传感器46检测此时的磁场(例如磁通密度的朝向以及强度)的变化，能够取得永磁铁45的轴向位置进而取得操作部27(滚珠丝杠轴22)的轴向位置。

另外，如图7以及图8所示，永磁铁45借助能够发生弹性变形的半圆筒状的标靶保持架50而安装于滚珠丝杠轴22。图7示出标靶保持架50安装于滚珠丝杠轴22前的状态，图8示出标靶保持架50安装在了滚珠丝杠轴22的状态。

如图7以及图8所示，标靶保持架50具有一对或者多对(在图示例中为5对)的嵌合爪50a。各嵌合爪50a呈仿照滚珠丝杠轴22的外周面的形状，当标靶保持架50压入滚珠丝杠轴22时，各嵌合爪50a向相互分离的朝向发生弹性变形，之后发生弹性恢复，由此标靶保持架50安装于滚珠丝杠轴22。

图9是标靶保持架50安装在了滚珠丝杠轴22的状态的剖视图。

如图9所示，在标靶保持架50的外周面设置有能够将永磁铁45嵌合的嵌合凹部50b。嵌合凹部50b具有一对侧壁部50c，各侧壁部50c以随着趋向其前端侧而相互接近的方式形成。由此，当向嵌合凹部50b压入而嵌合永磁铁45时，永磁铁45被一对侧壁部50c夹着，从而防止永磁铁45相对于嵌合凹部50b的脱离。

另外，如图7所示，在滚珠丝杠轴22的丝杠部22b与操作部27之间的外周面设置有用于(借助标靶保持架50而)安装永磁铁45的安装面22c。安装面22c由比滚珠丝杠轴22的外周面向径向凹陷的平坦面51形成，且与滚珠丝杠轴22的轴心平行地配置。这样，使滚珠丝杠轴22的外周面凹陷而形成安装面22c，由此能够降低借助标靶保持架50而安装永磁铁45时的径向的突出量，从而能够抑制电动致动器1的大型化。另外，通过安装面22c为平坦面51，从而当标靶保持架50向滚珠丝杠轴22安装时，标靶保持架50的内侧的平坦面50d与滚珠丝杠轴22的平坦面51接触(参照图9)，由此限制标靶保持架50相对于滚珠丝杠轴22向周向的旋转。

永磁铁45被磁化为其长度方向的两端部的一方成为s极且另一方成为n极。假设当s极和n极相对于滚珠丝杠轴22的配置针对每个电动致动器而不同时，检测其磁场的磁传感器46的输出信号也发生变化，因此希望s极以及n极配置于已确定的方向。因此，在本实施方式中，为了防止标靶保持架50相对于安装面22c的误组装，而如图7所示，在安装面22c的轴向一端部和标靶保持架50的轴向一端部设置有误组装防止用的凹部22d以及凸部50e。即，在标靶保持架50为图7所示的朝向的情况下，如图8所示，能够通过凸部50e与凹部22d嵌合来进行标靶保持架50相对于安装面22c的安装，但在标靶保持架50为与图7所示的朝向反向的情况下，由于凸部50e与安装面22c的缘部发生干涉，而妨碍标靶保持架50相对于安装面22c的安装。这样，通过使标靶保持架50相对于安装面22c仅能够在规定的朝向的情况下进行安装，能够防止永磁铁45沿与规定的朝向相反的朝向安装的误组装。需要说明的是，也可以与本实施方式相反地，在安装面22c设置有凸部，且在标靶保持架50设置有凹部。

在此，如图10、以及图10的c-c剖视图即图11所示，本实施方式的滚珠丝杠轴22与图12所示的以往的丝杠轴不同，在安装面22c的周向相反侧也形成有与安装面22c相同的平坦面51。上述两个平坦面51形成为距穿过滚珠丝杠轴22的轴心o的对称轴m相同的距离l(参照图11)，并以夹着轴心o(对称轴m)而彼此成为线对称的方式形成。即，通过设置彼此成为线对称的两个平坦面51，从而设置有滚珠丝杠轴22的安装面22c的部分形成为非圆形且线对称的截面。需要说明的是，从对称轴m到各平坦面51的距离l不仅是完全相同的距离，也包括有±1mm左右的设计上允许的误差的情况(大致相同)。另外，形成有滚珠丝杠轴22的安装面22c的部分的截面也可以是四边形的截面、正八边形等多边形的截面。

这样，在本实施方式的滚珠丝杠轴22中，通过将形成有安装面22c的部分形成为具有两个平坦面51的线对称的截面，即使通过切削加工而形成该部分，也能够抑制与该加工相伴的滚珠丝杠轴22的翘曲。即，在对滚珠丝杠轴22的截面圆形部分进行切削加工而形成两个平坦面51时，即使由于加工时的切削阻力、热量而产生了翘曲，在一方的平坦面51侧和另一方的平坦面51侧产生的翘曲也会在彼此相反方向上产生相同程度。因此，在一方的平坦面51侧和另一方的平坦面51侧产生的翘曲相互抵消，最终能够抑制在滚珠丝杠轴22产生的翘曲。由此，能够提高滚珠丝杠轴22的直线性(笔直度)，从而能够抑制由翘曲引起的在滚珠丝杠轴22与滚珠丝杠螺母21之间的未对准的产生。其结果是，能够避免滚珠丝杠机构的动作不良、动作效率降低进而避免寿命的降低，从而能够提供可靠性高的滚珠丝杠机构及电动致动器。

另外，在本实施方式的滚珠丝杠轴22中，通过截面形状为线对称，还能够抑制与热处理相伴的翘曲的产生。即，通过截面形状为线对称，从而与热处理相伴的滚珠丝杠轴22的收缩量变得均匀，因此能够抑制由收缩量的差异引起的翘曲的产生。由此，即使为了使强度提升而至少对形成有安装面22c的部分进行高频淬火、真空渗碳淬火等热处理，通过抑制翘曲的产生，也能够提供确保必要强度并且轴的直线性(笔直度)高的滚珠丝杠轴22。

另外，在本实施方式的滚珠丝杠轴22中，通过具有两个平坦面51，作业者能够选择任一方的平坦面51来安装标靶保持架50，安装的自由度(灵活性)也提升。另外，通过在两方的平坦面51设置上述的误组装防止用的凹部或者凸部，从而在标靶保持架50相对于任一个平坦面51的安装中均能够防止误组装。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明丝毫不被上述的实施方式限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然还能够以各种方式实施。

在上述的实施方式中，安装标靶保持架50的安装面22c由一个平坦面51形成，但安装面22c也可以是将多个平面或者曲面组合而成的面。即使是那样的安装面22c，也能够通过以彼此成为线对称的方式形成来抑制滚珠丝杠轴22的翘曲的产生。

另外，在上述的实施方式中，对将本发明应用于滚珠丝杠轴22的例子进行了说明，但本发明的进给丝杠机构并不限于滚珠丝杠机构，也可以是不借助滚珠而螺母与丝杠轴螺合的滑动丝杠机构。

另外，本发明的电动致动器并不限于上述的实施方式那样的将电动马达的旋转运动转换为与其旋转轴平行的直线运动的电动致动器，也可以是将电动马达的旋转运动转换为与其旋转轴同轴的直线运动的电动致动器。

附图标记说明：

1电动致动器

2电动马达

20滚珠丝杠机构

21滚珠丝杠螺母

22滚珠丝杠轴

22c安装面

22d凹部

44位置检测装置

45永磁铁

46磁传感器

50标靶保持架

50e凸部

51平坦面

o轴心。