具有小型齒輪減速機構的致動器的製作方法

2023-10-07 19:51:49 1

專利名稱：具有小型齒輪減速機構的致動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種致動器，它包括裝有馬達、螺旋傳動機構以及使馬達的轉子與可轉動的螺杆或螺母連接的齒輪減速機構的外殼，所述螺旋傳動機構包括螺杆和螺母，螺杆和螺母中的一個相對於外殼被可轉動地支撐。
這種致動器大體上是眾所周知的，並且可以被應用於各種目的，例如用於致動一制動器、離合器等。在這些用途中，理想的是在馬達和所要致動的目標(例如制動踏板)之間具有一種大的減速機構。另一方面，整體尺寸和重量應該保持適當限制。
螺旋傳動機構自身依靠螺紋的螺距提供一種減速機構。然而較小的螺距需要有相當窄的螺紋，特別是對於滾珠螺杆而言，這將導致小的易損壞的滾珠，而且該滾珠難以加工。
因此，齒輪減速裝置優選應該提供相對較大的減速比，從而該螺旋傳動機構可以具有更粗的螺距，以可使所述螺旋傳動機構自身的減速比更低。
在這方面，現有技術中的齒輪減速機構還不能滿足要求。它們包括環形齒輪、行星齒輪和傘形齒輪。通常兩個或多個這些機構串聯布置以便得到所要求的減速比。其整體尺寸和重量較高。
因此，本發明的目的在於提供一種帶具有較大減速比的齒輪減速機構的致動器，其尺寸相對較小，並且重量較低。該目的是通過這樣一種齒輪減速機構來實現的，該機構包括至少一個具有徑向向內指向的齒的同心齒輪環，以及一個不同心設置的具有徑向向外指向的齒的齒輪，其中該齒輪的外徑小於齒輪環的內徑，這樣，所述齒輪和齒輪環的齒沿著它們的部分圓周相互嚙合，所述齒輪可轉動地容納在與馬達的轉子相連的偏心輪轂上。
根據本發明的減速齒輪機構由於齒輪和輪轂的不同心設置，所以可提供較大的減速比。其尺寸在厚度方向上較小，從而導致一種緊湊的實施方案。
優選的是，該齒輪環與螺旋傳動機構的螺杆成一整體，所述螺杆相對於外殼被可轉動地支撐。
另外，在馬達的轉子可轉動地支撐在支撐軸承的外環上的情況下，可以得到一種非常緊湊的致動器，其中所述外環與螺杆和齒輪環成一整體。
通過一徑向向內延伸的凸緣，馬達可以與偏心輪轂相連。
另外，一主動反向驅動機構與凸緣和外殼相連。
致動器可以由多個組件裝配而成，例如外殼組件、致動組件和齒輪減速組件。
根據另一種實施方案，外殼可以具有至少容納螺母和/或螺杆的孔，以及相對於徑向支座被支撐的所述螺母或螺杆的軸向固定部分，該固定部分在所述孔中向內延伸。在該實施方案中，馬達的轉子被可轉動地支撐在套筒上，所述套筒嚙合著固定部分並且遠離致動頭部而延伸，該致動頭部可以通過螺母或螺杆沿著軸向方向移動，所述套筒具有徑向向外延伸的套筒凸緣，該套筒凸緣被插入在所述支座和軸向固定部分之間。
具體地說，套筒的凸緣被支撐在支座的鄰接表面上，該表面面對著與軸向可移動的螺母和螺杆相連的用來施加擠壓力的致動頭部。
轉子套筒現在被牢牢地夾在徑向支座和螺母或螺杆的軸向固定部分之間，這就提供了一種簡單且可靠的結構。無需任何額外的緊固裝置來支撐轉子套筒。
在實際的實施方案中，螺母被固定支撐在外殼內，所述螺母具有徑向向外延伸的螺母凸緣，該凸緣面對著向外延伸的套筒凸緣並且與向內延伸的致動器支座交疊在一起。
在根據本發明的螺旋致動器的使用中，由於偏心力和或橫向力的緣故可能會出現未對準現象。這種未對準現象可能使滾珠和螺母和螺杆的滾道損壞，這些零件相當容易被這種負載損壞。根據本發明，在套筒凸緣和螺母凸緣的向外面對的表面沿著軸向斷面彎曲的情況下可以緩解這個問題，從而讓所述螺母和套筒能夠由於未對準力而旋轉或傾斜。
螺杆/螺母部件以及包括轉子和可能的減速部件在內的驅動裝置現在可以一致地移動，以便適應未對準現象。
在螺母具有在支座內部並且延伸到螺母凸緣外面的螺母延伸部分的情況下，可以得到一種非常穩定的實施方案，該套筒具有被容納在所述螺母延伸部分和支座之間的軸向延伸的支撐部分。
根據優選的實施方案，致動頭部通過滾動元件軸承與螺杆嚙合。所述滾動元件軸承與致動頭部成一整體。在致動頭部被容納在被不可轉動地固定在孔中的圓筒中的情況下，可以得到涉及穩定性的另一種改進。
該套筒可以包括金屬板部分，該部分設有用於可轉動地支撐轉子的至少一個支撐軸承的內滾道；或者單個的軸承可以通過其內環安裝在所述套筒上。
為了便於加工和裝配，該套筒和螺母被夾緊地預裝配。
該套筒在其對著套筒凸緣的端部處還包括向內延伸的凸緣，該凸緣承載著齒輪減速機構的齒輪。
下面將參照圖中所示的實施例來進一步描述本發明。


圖1顯示出包含根據本發明的致動器的制動卡鉗的縱向斷面。
圖2顯示出按照圖1的II-II線剖開的剖視圖。
圖3顯示出另一個實施例。
根據本發明的致動器包括一外殼1，它裝有電動馬達2、齒輪減速機構4和螺旋傳動機構3。外殼1在其一個端部處具有外螺紋5，通過該外螺紋，該致動器能夠例如在作為圓盤制動器應用的情況下與一制動卡鉗相連。
馬達2的定子6與外殼1相連，馬達2的轉子7被支撐在套筒8上。該套筒8通過滾珠軸承9相對於軸承11的外環10被支撐。所述軸承11的內環12被支撐在與外殼1相連的中心支撐軸13上。
中心支撐軸13通過負載元件15嚙合外殼1，並且通過被容納在內環12的凹槽44中的鎖緊環43被搭扣配合。
軸承11的外環10與螺旋傳動機構3的螺杆16成一整體。因此該螺杆16相對於外殼1被可轉動地支撐。螺旋傳動機構4的螺母17相對於外殼可滑動並且不可轉動。通過螺紋18、19和滾珠20，螺杆16的轉動運動被轉換成螺母17的線性運動，該螺母被裝在外殼1的圓筒形空間32中。
根據本發明，轉子7和套筒8承載著向內指向的凸緣21，該凸緣承載著偏心輪轂23。
偏心輪轂23通過軸承30可轉動地支撐著齒輪24，齒輪24的外齒與環形齒輪25的向內指向的齒嚙合。
齒輪24的外徑小於齒輪環25的內徑，從而在特定的距離上這些齒輪部件的圓周相互嚙合。在相對的圓周部分處，它們沒有處於嚙合狀態，這意味著齒輪24能夠相對於齒輪環25偏心地轉動。
這樣，就能得到轉子7的轉動的較大減速比。
圖3中所示的制動卡鉗51包括具有螺母55的螺旋致動器，該螺母通過滾珠78可轉動地支撐著螺杆56。螺母55和螺杆56具有合適形狀的螺旋型凹槽81。
電動馬達57具有與外殼51相連的定子58以及通過滾珠69被可轉動地支撐在套筒63上的轉子59。套筒63包括用於軸承69的滾道68。在可選方案中，該套筒當然可以承載分離軸承的內環。
所述轉子套筒69具有向外延伸的套筒凸緣，該凸緣被固定在外殼51的徑向向內延伸的支座61之間，以及向外延伸的螺母凸緣65。
所述向外延伸的螺母凸緣65以及套筒凸緣63位於外殼51中的孔60內。該支座61相對於孔60的壁徑向向內延伸。
一圓筒72不可轉動地固定在孔60內，在該圓筒內容納有致動頭部71。通過滾珠軸承73，致動頭部71嚙合著螺旋致動器54的螺杆56。
通過致動馬達57，轉子59通過軸76驅動螺旋致動器54的螺杆56。所述軸76一方面與根據圖1和2的偏心減速齒輪機構4相連，該機構由轉子59通過轉子套筒63和其向內延伸的凸緣74驅動。
另一方面，中心驅動軸76延伸進螺杆56的孔77中，所述軸76通過花鍵/凹槽機構不可轉動地與螺杆56連接。
因此，螺杆45轉動並向外移動，從而使得制動踏板53更接近用於在制動圓盤(未示出)上施加制動作用的制動踏板52。
由於施加在螺母55上的擠壓力，所以支撐套筒63被牢牢地夾緊在外殼51的支座61上。
為了調節可能會對螺旋致動器的滾道和滾珠造成損壞的未對準現象，套筒凸緣64以及螺母凸緣65優選可以沿著假想球體的表面被彎曲，以便讓螺旋致動器54和轉子59以及減速機構70一起能出現一些適應性調整。
螺杆56可以通過輔助的驅動機構，例如與驅動軸76相連的手動制動器驅動機構80來驅動。
權利要求
1.致動器，包括外殼(1)，該外殼裝有馬達(2)和螺旋傳動機構(3)，所述螺旋傳動機構(3)包括螺杆(16)和螺母(17)，螺杆(16)和螺母(17)中的一個相對於外殼(1)被可轉動地支撐，該外殼還裝有使馬達(2)的轉子(7)與可轉動的螺杆(16)或螺母(17)相連的齒輪減速機構(4)，其特徵在於，所述齒輪減速機構(4)包括至少一個具有徑向向內指向的齒的同心齒輪環(25)，以及一個具有徑向向外指向的齒的偏心設置的齒輪(24)，其中齒輪(24)的外徑小於齒輪環(25)的內徑，從而所述齒輪(24)和齒輪環(25)的齒沿著它們的部分圓周相互嚙合，並且在它們圓周的其它部分沒有嚙合，所述偏心齒輪(24)可轉動地容納在偏心輪轂(23)上，該輪轂與馬達(2)的轉子(7)相連。
2.如權利要求1所述的致動器，其特徵在於，齒輪環(25)與螺旋傳動機構(3)的螺杆(16)成一整體，所述螺杆(16)相對於外殼(1)被可轉動地支撐。
3.如權利要求1或2所述的致動器，其特徵在於，馬達(2)的轉子(7)被可轉動地支撐在支撐軸承(11)的外環(10)上，所述外環(10)與齒輪環(25)和螺杆(16)成一整體。
4.如權利要求3所述的致動器，其特徵在於，轉子(7)通過徑向向內延伸的凸緣(21)與偏心輪轂(23)相連。
5.如權利要求4所述的致動器，其特徵在於，一主動反向驅動機構(30)與凸緣(21)和外殼(1)相連。
6.如權利要求5所述的致動器，其特徵在於，所述主動反向驅動機構為盤簧(30)。
7.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，偏心齒輪(24)通過滾動元件軸承(30)相對於偏心輪轂(23)被可轉動地支撐。
8.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，馬達(2)為電動馬達，其定子(6)與外殼(1)相連。
9.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，齒輪減速機構(4)位於與嚙合著用於制動踏板(39)的致動裝置(38)的端部相對的螺旋傳動機構(3)的端部處。
10.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，螺旋傳動機構(3)的螺杆(16)通過支撐軸承(11)相對於中心支撐軸(13)被可轉動地支撐，齒輪減速機構(4)的齒輪環(23)和齒輪(24)圍繞著所述中心支撐軸(13)。
11.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，螺杆(16)具有裝有潤滑劑存儲室(36)的孔(35)。
12.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，齒輪減速機構(4)和主動反向驅動機構(37)被裝在齒輪減速組件(40)中。
13.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，齒輪減速組件(40)包括用於支撐螺旋傳動機構(3)的中心支撐軸(13)。
14.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，螺旋傳動機構(3)、用於支撐螺旋傳動機構(3)的支撐軸承(11)、馬達(2)的轉子(7)以及用於在螺旋傳動機構(3)上支撐轉子(7)的軸承(9)被裝在致動組件(41)中。
15.如前面任一權利要求所述的致動器，其特徵在於，外殼(1)、定子(6)和用於馬達(2)的電連接件被裝在外殼組件(42)中。
16.如權利要求1所述的致動器，包括外殼(55)；螺母(55)和螺杆(56)，螺母(55)和螺杆(56)中的一個相對於外殼(51)在軸向上固定，而另一個相對於外殼(51)可在軸向上移動，以便移動致動頭部(71)；以及馬達(57)，該馬達包括與外殼(51)相連的定子(58)和驅動地與螺旋致動器(54)的可轉動部分(56)相連的轉子，外殼(51)具有至少容納螺母(55)和/或螺杆(55)的孔(60)，所述螺母(55)或螺杆(56)的在軸向上固定的部分相對於在孔(60)中延伸的徑向支座(61)被支撐，其中馬達(57)的轉子(59)可轉動地支撐在套筒(63)上，所述套筒(63)嚙合固定部分(55)並且延伸離開致動頭部(71)，所述套筒(63)具有徑向向外延伸的套筒凸緣(64)，該凸緣被插入在所述支座(61)和軸向固定部分(55)之間。
17.如權利要求16所述的致動器，其特徵在於，套筒(63)的凸緣(54)被支撐在支座(61)的鄰接表面(62)上，該支座面對著與可軸向移動的螺母(55)或螺杆(56)相連的用於施加擠壓力的致動頭部(71)。
18.如權利要求16或17所述的致動器，其特徵在於，套筒(63)的凸緣(54)被固定地支撐在外殼(51)內，所述螺母(55)具有向外延伸的螺母凸緣(65)，該凸緣面對著向外延伸的套筒凸緣(64)並且與向內延伸的支座(61)交疊在一起。
19.如權利要求18所述的致動器，其特徵在於，套筒凸緣(14)和螺母凸緣的向外面對的表面在軸向斷面中被彎曲，從而使得所述螺母和套筒能夠由於未對準力而轉動或傾斜。
20.如權利要求18或19所述的致動器，其特徵在於，螺母(55)具有在支座(61)內並延伸超過螺母凸緣(65)的螺母延伸部分(66)，該套筒(63)具有軸向延伸支撐部分(67)，該部分被容納在所述螺母延伸部分(66)和支座(61)之間。
21.如權利要求17、18、19或20所述的致動器，其特徵在於，致動頭部(71)通過滾動元件軸承(73)嚙合螺杆(56)。
22.如權利要求21所述的致動器，其特徵在於，滾動元件軸承(73)與致動頭部(71)成一整體。
23.如權利要求22所述的致動器，其特徵在於，所述軸承是一種具有或沒有接觸角的滾珠軸承。
24.如權利要求17-23中任一項所述的致動器，其特徵在於，所述致動頭部(72)被容納在圓筒(72)中，該圓筒被不可轉動地固定在孔(60)中。
25.如權利要求18-24中任一項所述的致動器，其特徵在於，套筒(63)包括金屬板部分，該部分設有至少一個支撐軸承(69)的內部滾道(68)，用來可轉動地支撐轉子(59)。
26.如權利要求18-24中任一項所述的致動器，其特徵在於，至少一個滾動元件軸承被安裝在套筒(63)上。
27.如權利要求25或26所述的致動器，其特徵在於，套筒(63)的支撐部分(67)的直徑大於所述套筒(13)的滾道直徑。
28.如權利要求25、26或27所述的致動器，其特徵在於，套筒(63)和螺母被夾緊地預裝配。
29.如前面權利要求中任一項所述的致動器，其特徵在於，轉子(59)通過齒輪減速機構(4)嚙合螺杆(56)。
30.如權利要求29所述的致動器，其特徵在於，轉子套筒(63)在其對著套筒凸緣(65)的端部處包括向外延伸的凸緣(74)，所述凸緣(74)承載著齒輪減速機構(4)的齒輪(24)。
31.如權利要求30所述的致動器，其特徵在於，齒輪機構(4)與一中心驅動軸(76)相連，該驅動軸被可轉動地支撐在外殼(51)中並且延伸進螺杆(76)中的孔(77)中，所述驅動軸(76)通過花鍵/凹槽機構不可轉動地與螺杆(56)相連。
32.如權利要求31所述的致動器，其特徵在於，潤滑劑配給組件(79)被容納在螺杆(66)的孔(60)中。
33.制動卡鉗，包括具有至少兩個制動器的爪件以及如前面任一權利要求所述的致動器。
全文摘要
一種螺旋致動器,它包括外殼(1)、螺母(17)和螺杆(16)以及包含與外殼相連的定子(6)和轉子(7)的馬達(2),螺母(17)和螺杆(16)中的一個相對於外殼軸向固定,另一個可相對於外殼軸向移動以便移動致動頭部。馬達的轉子(7)通過軸承(30)可轉動地支撐在套筒(8)上,所述套筒具有向內指向的凸緣(21),該凸緣帶有偏心輪轂(23)。該偏心輪轂(23)通過軸承(30)可轉動地支撐著齒輪(24),齒輪(24)的外齒嚙合環形齒輪(25)的向內指向的齒。環形齒輪(25)驅動著可轉動地支撐在外殼(1)中的螺杆(16)。螺旋傳動機構的螺母(17)可滑動且可相對於外殼轉動。通過螺紋(18,19)以及滾珠(20),螺杆(16)的轉動運動被轉換成螺母(17)的線性運動,該螺母被裝在外殼(1)的圓筒形空間(32)內。
文檔編號F16H25/24GK1348535SQ00806730
公開日2002年5月8日 申請日期2000年4月6日 優先權日1999年4月6日
發明者亨德裡克斯·揚·卡潘, 雅各布斯·茨瓦特斯, 西蒙·揚·布勒爾森 申請人:Skf工程研究中心公司