JP6545005B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、送りねじ機構を備えたリニアアクチュエータに関し、特に、医療用機器や介護用機器等に用いられるリニアアクチュエータに関する。

従来、医療用機器や介護用機器等には、患者や介護者等の負担を軽減するために、電動のリニアアクチュエータが用いられている。具体的には、リニアアクチュエータは、ベッドの昇降動作やリクライニング動作、さらには立ち上がり補助椅子の昇降動作等に用いられる。このような、リニアアクチュエータが、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載されたリニアアクチュエータは、略棒状に形成されており、モータ装置，減速装置および直動装置（送りねじ機構）を備えている。これらのモータ装置，減速装置および直動装置は、それぞれ同軸上に配置されている。これにより、モータ装置の回転が減速装置により減速されて高トルク化され、高トルク化された出力が直動装置に伝達される。よって、比較的重量が嵩む駆動対象物を、容易に動作させることができる。

そして、モータ装置を形成する電動モータは、モータケース内に収容され、減速装置を形成する減速機（減速機構）は、第１，第２の減速機ケース内に収容されている。また、直動装置を形成するシャフト（軸部材）は、補強筒の内部に収容され、補強筒は、縦割り形状の２部品よりなるケースに取り付けられている。

特開２０１０−２６３６７０号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載されたリニアアクチュエータにおいては、減速機構と軸部材とを連結するジョイント機構がある部分に、１つの軸受が設けられている。そして、軸部材の軸方向に沿う減速機構側は、この１つの軸受のみによって回動自在に支持されている。

これにより、軸部材を傾斜させるような外力（曲げモーメント）がリニアアクチュエータに作用すると、軸部材の軸方向に沿う減速機構側が強度不足で抉られて、ジョイント機構が傾斜することが起こり得る。ジョイント機構が傾斜されると減速機構にもこの外力が伝達される。よって、減速機構を形成する複数の歯車の噛み合い状態が悪くなり、噛み合い状態が緩いと減速機の作動音が大きくなり、噛み合い状態がきついと減速機の作動抵抗が大きくなってしまう。

本発明の目的は、軸部材に作用する曲げモーメントを減速機構に伝達させないようにして、スムーズな動作および低騒音化を実現し得るリニアアクチュエータを提供することにある。

本発明の一態様では、回転軸を有するモータと、前記回転軸の回転を減速する減速機構と、前記減速機構の出力部材に連結される軸部材と、前記軸部材の雄ねじ部にねじ結合され、前記軸部材の回転に伴って前記軸部材の軸方向に移動される雌ねじ部材と、前記モータを収容するモータケースと、前記モータケースに接続され、前記減速機構を収容する減速機構ケースと、前記軸部材および前記雌ねじ部材を収容する送りねじ機構ケースと、前記雌ねじ部材に設けられ、前記送りねじ機構ケースに対して出入りするピストンと、前記減速機構ケースに装着され、前記出力部材を回動自在に支持する出力部材用軸受と、前記減速機構ケースと前記送りねじ機構ケースとを連結する連結部材と、を備えた。

本発明の他の態様では、前記軸部材の軸方向に沿う前記出力部材側を、前記減速機構ケースに装着された少なくとも１つの軸部材用軸受に回動自在に支持させた。

本発明の他の態様では、前記軸部材用軸受を少なくとも２つ設け、前記２つの軸部材用軸受を、前記軸部材に装着されるカラーにより互いに離間させた。

本発明の他の態様では、回転軸を有するモータと、前記回転軸の回転を減速する減速機構と、前記減速機構の出力部材に連結される軸部材と、前記軸部材の雄ねじ部にねじ結合され、前記軸部材の回転に伴って前記軸部材の軸方向に移動される雌ねじ部材と、前記モータを収容するモータケースと、前記モータケースに接続され、前記減速機構を収容する減速機構ケースと、前記軸部材および前記雌ねじ部材を収容する送りねじ機構ケースと、前記雌ねじ部材に設けられ、前記送りねじ機構ケースに対して出入りするピストンと、前記減速機構ケースに装着され、前記軸部材の軸方向に沿う前記出力部材側を回転自在に支持する少なくとも２つの軸部材用軸受と、前記減速機構ケースと前記送りねじ機構ケースとを連結する連結部材と、
を備えた。

本発明の他の態様では、前記少なくとも２つの軸部材用軸受を、前記軸部材に装着されるカラーにより互いに離間させた。

本発明の他の態様では、前記出力部材を、前記減速機構ケースに装着された出力部材用軸受に回動自在に支持させた。

本発明によれば、出力部材を、ケースに装着された出力部材用軸受に回動自在に支持させたので、軸部材に作用する曲げモーメントを減速機構に伝達させないようにできる。

また、本発明によれば、軸部材の軸方向に沿う出力部材側を、ケースに装着された少なくとも２つの軸部材用軸受に回動自在に支持させたので、軸部材に作用する曲げモーメントを減速機構に伝達させないようにできる。

したがって、リニアアクチュエータのスムーズな動作および低騒音化を実現できる。さらに、減速機構には大きな抉り力が掛からないため、減速機構の異常摩耗等を確実に抑制して、ひいてはリニアアクチュエータの長寿命化を図ることができる。

本発明に係るリニアアクチュエータの斜視図である。 図１のリニアアクチュエータの長手方向に沿う断面図である。 図２のモータ部を拡大して示す拡大断面図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 図２の減速機構部を拡大して示す拡大断面図である。 送りねじ機構ケース，連結部材および減速機構ケースを示す斜視図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、連結部材の減速機構ケースへの組付手順を説明する部分拡大断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は、連結部材が組み付けられた減速機構ケースに対する送りねじ機構の組付手順を説明する部分拡大断面図である。 リニアアクチュエータ（最縮小時）を屈曲させる外力Ｆが作用したときの状態を示す平面図である。 リニアアクチュエータ（最伸張時）を屈曲させる外力Ｆが作用したときの状態を示す拡大断面図である。 実施の形態２のリニアアクチュエータを示す平面図である。 実施の形態３のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図である。 実施の形態４のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図である。 実施の形態５のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係るリニアアクチュエータの斜視図を、図２は図１のリニアアクチュエータの長手方向に沿う断面図を、図３は図２のモータ部を拡大して示す拡大断面図を、図４（ａ）は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図を、図５は図２の減速機構部を拡大して示す拡大断面図を、図６は送りねじ機構ケース，連結部材および減速機構ケースを示す斜視図をそれぞれ示している。

図１に示すリニアアクチュエータ１０は、電動モータを用いた送りねじ式のリニアアクチュエータであって、例えば、介護用ベッドの底板（図示せず）を起立または倒伏させるための駆動源として用いられる。リニアアクチュエータ１０は、介護用ベッドのフレーム（図示せず）に装着され、手元スイッチ（図示せず）の操作により駆動される。

リニアアクチュエータ１０は略棒状に形成され、その長手方向両端には、固定部１１，１２がそれぞれ設けられている。そして、各固定部１１，１２には、介護用ベッドのフレームや底板に設けられた固定ピン（図示せず）が回動自在に装着される。これにより、例えば、リニアアクチュエータ１０を伸張させるように駆動することで底板が起立され、リニアアクチュエータ１０を縮小させるように駆動することで底板が倒伏される。

図１に示すように、リニアアクチュエータ１０は、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０とを備えており、駆動機構部２０および送りねじ機構部５０は、それぞれ同軸上に配置され、連結部材６０により所定の抜け強度を持って互いに連結されている。

図２に示すように、駆動機構部２０は、モータ部３０と減速機構部４０とから形成されている。モータ部３０は、磁性材料により略円筒形状に形成されたモータケース（ケース）３１を備えている。モータケース３１の長手方向に沿う減速機構部４０寄りの内壁には、断面が略円弧形状に形成された一対の永久磁石３２（図示では１つのみ示す）が固定されている。ここで、永久磁石３２の配置関係を判り易くするために、図示においては、永久磁石３２に網掛けを施している。

各永久磁石３２の径方向内側には、所定隙間（エアギャップ）を介して、コイル３３が巻装されたアーマチュア（回転子）３４が回転自在に設けられている。また、アーマチュア３４の回転中心には、アーマチュア軸（回転軸）３５が貫通して固定されている。このように、モータケース３１の内部には、アーマチュア３４およびアーマチュア軸３５が回転自在に収容されている。

アーマチュア軸３５のアーマチュア３４よりも固定部１１寄りの部分には、一対のブラシ３６が摺接する整流子３７が設けられている。また、整流子３７には、コイル３３の端部が電気的に接続されている。これにより、ブラシ３６および整流子３７を介して、アーマチュア３４のコイル３３に駆動電流が供給される。よって、アーマチュア３４に電磁力が発生して、アーマチュア３４はアーマチュア軸３５とともに、所定の回転方向および回転数で回転する。ここで、各永久磁石３２，コイル３３，アーマチュア３４，アーマチュア軸３５，各ブラシ３６，整流子３７によって、本発明のモータを構成している。

図１に示すように、駆動機構部２０の側方には、外部コネクタ（図示せず）が接続されるコネクタ接続部２１が設けられている。そして、外部コネクタからは、手元スイッチからの操作信号に加えて、モータ部３０（図２参照）を駆動するための駆動電流が供給されるようになっている。なお、コネクタ接続部２１は、モータケース３１の軸方向一側を閉塞するカバー部材３８に固定されている。また、カバー部材３８の軸方向一側に、固定部１１が一体に設けられている。

図２に示すように、アーマチュア軸３５の軸方向一側（図中右側）は、第１軸受部材（玉軸受）３９によって回動自在に支持されている。第１軸受部材３９は、カバー部材３８に固定されている。これにより、アーマチュア軸３５の軸方向一側は、モータケース３１の内部でがたつくこと無くスムーズに回転することができる。

アーマチュア軸３５の軸方向他側（図中左側）は、減速機構部４０を形成する減速機構ケース（ケース）４１の内部にまで延ばされている。そして、アーマチュア軸３５の軸方向他側は、第１減速機構４３のサンギヤ４３ａ（図５参照）を介して、減速機構ケース４１に装着された第２軸受部材（玉軸受）４２によって回動自在に支持されている。これにより、アーマチュア軸３５の軸方向他側も、モータケース３１の内部でがたつくこと無くスムーズに回転することができる。

ここで、モータケース３１，減速機構ケース４１およびカバー部材３８は、一対の締結ボルトＢＴにより一体に組み付けられている。なお、一対の締結ボルトＢＴは、モータケース３１の内側でかつ径方向外側に配置され、さらにモータケース３１内に対向するように設けられた一対の永久磁石３２の間に配置されている。これにより、モータケース３１が径方向に大型化（大径化）するのを抑制している。

減速機構ケース４１の内部で、かつ長手方向に沿う第２軸受部材４２寄りの部分には、遊星歯車減速機よりなる第１減速機構（減速機構）４３および第２減速機構（減速機構）４４が収容されている。ここで、本実施の形態においては、所定の減速比に設定された第１減速機構４３および第２減速機構４４を２段に重ねることで、減速機構全体の径方向への大型化を抑えつつ、大きな減速比が得られるようにしている。これにより、モータ部３０および減速機構部４０の径方向への大型化を抑制して、駆動機構部２０の径方向寸法を送りねじ機構部５０の径方向寸法と略同じになるようにして、リニアアクチュエータ１０の全体形状を、段差を無くしてストレート形状としている。

図４（ａ）および図５に示すように、第１減速機構４３は、アーマチュア軸３５の軸方向他側に固定されたサンギヤ４３ａと、サンギヤ４３ａに噛合してサンギヤ４３ａの周囲を転動する３つのプラネタリギヤ４３ｂと、各プラネタリギヤ４３ｂを支持するキャリア４３ｃと、減速機構ケース４１の内壁に形成され、各プラネタリギヤ４３ｂが噛合されるリングギヤ４３ｄとを備えている。これにより、アーマチュア軸３５の回転が減速されるとともに高トルク化され、キャリア４３ｃから第２減速機構４４に向けて出力される。

また、図４（ｂ）および図５に示すように、第２減速機構４４は、第１減速機構４３のキャリア４３ｃに一体に設けたサンギヤ４４ａと、サンギヤ４４ａに噛合してサンギヤ４４ａの周囲を転動する３つのプラネタリギヤ４４ｂと、各プラネタリギヤ４４ｂを支持するキャリア（出力部材）４４ｃと、減速機構ケース４１の内壁に形成され、各プラネタリギヤ４４ｂが噛合されるリングギヤ４４ｄとを備えている。これにより、第１減速機構４３のキャリア４３ｃの回転が減速されるとともに高トルク化され、キャリア４４ｃから送りねじ機構部５０に向けて出力される。

ここで、第１減速機構４３のリングギヤ４３ｄおよび第２減速機構４４のリングギヤ４４ｄは、いずれも同じ大きさ（同じモジュール）の歯を備えている。したがって、減速機構ケース４１の内壁に対してリングギヤ４３ｄ，４４ｄを同時に成形することができ、リングギヤ４３ｄ，４４ｄの成形作業が煩雑化することは無い。

図２に示すように、減速機構ケース４１の内部で、かつ長手方向に沿う送りねじ機構部５０寄りの部分には、第３軸受部材（出力部材用軸受）４５と第４軸受部材（軸部材用軸受）４６とが同軸上に設けられている。

第３軸受部材４５は、外輪４５ａ，内輪４５ｂおよび複数の鋼球４５ｃを有する玉軸受となっている。第３軸受部材４５の外輪４５ａは、減速機構ケース４１に装着されている。また、第３軸受部材４５の内輪４５ｂは、第２減速機構４４のキャリア４４ｃに固定されている。つまり、第３軸受部材４５は、第２減速機構４４のキャリア４４ｃを回動自在に支持している。

このように、第１減速機構４３のサンギヤ４３ａを第２軸受部材４２に回動自在に支持させ、第２減速機構４４のキャリア４４ｃを第３軸受部材４５に回動自在に支持させることで、減速機構ケース４１の内部において、第１減速機構４３および第２減速機構４４（２段減速機構）を形成する歯車の噛み合いを滑らかにしている。よって、２段減速機構の作動音の低減や長寿命化が図れるとともに、モータ部３０から送りねじ機構部５０への動力伝達のロスが最小限に抑えられる。

第４軸受部材４６は、外輪４６ａ，内輪４６ｂおよび複数の鋼球４６ｃを有する玉軸受となっている。第４軸受部材４６の外輪４６ａは、減速機構ケース４１に装着されている。また、第４軸受部材４６の内輪４６ｂは、送りねじ機構部５０を形成するシャフト５２の軸方向一側、つまりシャフト５２の軸方向に沿うキャリア４４ｃ側に固定されている。より具体的には、内輪４６ｂは、シャフト５２の軸方向一側にある小径装着部５２ａに固定されている。つまり、第４軸受部材４６は、シャフト５２の軸方向に沿うキャリア４４ｃ側を回動自在に支持している。

これにより、リニアアクチュエータ１０の作動時において、シャフト５２の軸方向一側の回転振れが効果的に抑制される。よって、リニアアクチュエータ１０をスムーズに作動させることができ、当該リニアアクチュエータ１０から発生する作動音が低減される。

ここで、シャフト５２の軸方向一側には、インボリュートセレーション５２ｂが設けられ、当該インボリュートセレーション５２ｂは、第２減速機構４４のキャリア４４ｃに対して回転力を伝達可能に嵌合されている。これにより、キャリア４４ｃからの駆動力が、シャフト５２に効率良く伝達される。

図２に示すように、送りねじ機構部５０は、中空パイプよりなる送りねじ機構ケース（ケース）５１を備えている。送りねじ機構ケース５１は、モータケース３１および減速機構ケース４１に対して同軸上に設けられ、図１に示すように、モータケース３１よりも長い長さ寸法とされている。具体的には、送りねじ機構ケース５１の長さ寸法は、ピストンチューブ５４の伸縮量によって決まる。

図２に示すように、送りねじ機構ケース５１の軸方向一側には、減速機構ケース４１の小径本体部４１ａに嵌合される嵌合部５１ａが設けられている。ここで、嵌合部５１ａの厚み寸法ｔ１は、減速機構ケース４１の大径本体部４１ｂと小径本体部４１ａとによって形成される段差寸法ｔ２（図６参照）よりも若干小さい寸法に設定されている（ｔ１＜ｔ２）。これにより、送りねじ機構ケース５１と減速機構ケース４１とを連結した際に、リニアアクチュエータ１０の全体形状を略ストレート形状にできる。

図２に示すように、送りねじ機構ケース５１の内部には、第２減速機構４４のキャリア４４ｃによって回転されるシャフト（軸部材）５２が回転自在に収容されている。シャフト５２の外周部分には、雄ねじ部５２ｃが形成されており、当該雄ねじ部５２ｃには、スクリューナット（雌ねじ部材）５３がねじ結合されている。つまり、スクリューナット５３は、シャフト５２の回転に伴って、シャフト５２の軸方向に移動するようになっている。具体的には、シャフト５２を正転させると、スクリューナット５３は図中右側へ移動して、ひいてはリニアアクチュエータ１０が縮小される。一方、シャフト５２を逆転させると、スクリューナット５３は図中左側へ移動して、ひいてはリニアアクチュエータ１０が伸張される。

ここで、スクリューナット５３の外周部分には、その軸方向に延びる凹溝（図示せず）が形成されている。一方、送りねじ機構ケース５１の内周部分には、その軸方向に延びる凸部（図示せず）が形成されている。そして、スクリューナット５３の凹溝と送りねじ機構ケース５１の凸部とを、互いに摺動自在に凹凸係合させることで、シャフト５２の回転によりスクリューナット５３は回転せず、当該スクリューナット５３はその軸方向のみに移動するようになっている。

スクリューナット５３には、中空パイプよりなるピストンチューブ（ピストン）５４の軸方向一側が固定されている。ピストンチューブ５４は、送りねじ機構ケース５１とシャフト５２との間に設けられ、当該ピストンチューブ５４は、送りねじ機構ケース５１に対して出入り自在となっている。ここで、シャフト５２，スクリューナット５３およびピストンチューブ５４によって、送りねじ機構を構成している。

ピストンチューブ５４の外周側は、送りねじ機構ケース５１の軸方向他側に固定されたチューブガイド５５によって移動自在に支持されている。チューブガイド５５は、固定キャップ５６によって、送りねじ機構ケース５１の軸方向他側に抜け止めされた状態で固定されている。

シャフト５２の軸方向他側には、ピストンチューブ５４の内周側に摺接する環状の摺接部材５７が設けられている。この摺接部材５７は、シャフト５２とともにピストンチューブ５４の内部で回転するようになっている。ここで、摺接部材５７の外周部分には、ピストンチューブ５４に対する滑りをスムーズにする滑りリング（図示せず）が設けられている。なお、この滑りリングとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）製のものが用いられる。また、摺接部材５７は、ピストンチューブ５４の軸心に対してシャフト５２の軸心がずれないようにして、シャフト５２の軸方向他側の回転振れを抑える機能も備えている。

ピストンチューブ５４の軸方向他側には、当該ピストンチューブ５４の軸方向他側を閉塞するプラグ５８が挿入されており、当該プラグ５８はピストンチューブ５４に対して相対回転不能に固定されている。プラグ５８は固定部１２を備えており、当該固定部１２には介護用ベッドのフレームや底板に設けられた固定ピンが装着されるようになっている。

図５および図６に示すように、連結部材６０は、鋼板よりなる管材を所定の長さに切断して筒状に形成され、その長さ寸法は、第１減速機構４３および第２減速機構４４を２段に重ねた長さ寸法よりも若干短い長さ寸法に設定されている。連結部材６０は、減速機構ケース４１と送りねじ機構ケース５１とを連結するもので、連結部材６０の軸方向一側には、当該連結部材６０の径方向から対向するようにして２つの第１係合爪６１が設けられている。

また、連結部材６０の軸方向他側には、当該連結部材６０の径方向から対向するようにして２つの第２係合爪６２が設けられている。これらの第１，第２係合爪６１，６２は、連結部材６０の板厚方向にプレス加工を施すことで、連結部材６０の一部を切り起こして形成されている。

各第１係合爪６１は、連結部材６０の軸方向に沿う送りねじ機構ケース５１側に向けて突出されている。一方、各第２係合爪６２は、連結部材６０の軸方向に沿う減速機構ケース４１側に向けて突出されている。つまり、第１，第２係合爪６１，６２の先端側は、連結部材６０の軸方向に沿って互いに向き合わされている。また、第１，第２係合爪６１，６２の先端側は、第１，第２係合爪６１，６２を形成する際に、連結部材６０の径方向内側に予め折り曲げられている。

そして、リニアアクチュエータ１０を組み立てた状態のもとで、各第１係合爪６１は、減速機構ケース４１の大径本体部４１ｂの外周部分に形成された第１環状溝４１ｃに係合される。一方、各第２係合爪６２は、送りねじ機構ケース５１の嵌合部５１ａの外周部分に形成された第２環状溝５１ｂに係合される。

次に、以上のように形成したリニアアクチュエータ１０の組み立て手順について、特に、連結部材６０を用いた駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結手順について、図面を用いて詳細に説明する。

図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は連結部材の減速機構ケースへの組付手順を説明する部分拡大断面図を、図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は連結部材が組み付けられた減速機構ケースに対する送りねじ機構の組付手順を説明する部分拡大断面図をそれぞれ示している。

図７（ａ）の破線矢印Ｍ１に示すように、まず、連結部材６０の各第１係合爪６１側を、減速機構ケース４１の大径本体部４１ｂに臨ませる。次いで、図７（ｂ）に示すように、連結部材６０の軸心と減速機構ケース４１の軸心とを一致させた状態のもとで、連結部材６０を大径本体部４１ｂに嵌合させていく。これにより、破線矢印Ｍ２に示すように各第１係合爪６１が弾性変形され、当該状態のもとで連結部材６０が大径本体部４１ｂに嵌合されていく。

その後、図７（ｃ）に示すように、両者の嵌合を継続して進めていくことで、連結部材６０の軸方向一側が、減速機構ケース４１の第１ストッパ壁４１ｄに当接する。これに伴い、大径本体部４１ｂにより弾性変形されていた各第１係合爪６１が、破線矢印Ｍ３に示すように元に戻って第１環状溝４１ｃに係合される。これにより、連結部材６０の減速機構ケース４１（駆動機構部２０）への組み付けが完了する。

これにより、減速機構ケース４１に対して連結部材６０を一方向からスライドさせるだけで、減速機構ケース４１に連結部材６０をワンタッチで組み付けることができる。また、各第１係合爪６１の先端側が、連結部材６０の減速機構ケース４１に対する抜け方向に対し、突っ張るようにして第１環状溝４１ｃに係合するので、十分な抜け強度を確保することができる。

次に、図８（ａ）の破線矢印Ｍ４に示すように、連結部材６０が組み付けられた減速機構ケース４１に対して、送りねじ機構ケース５１の嵌合部５１ａを臨ませる。このとき、送りねじ機構部５０の軸心と減速機構ケース４１との軸心とを一致させた状態としつつ、減速機構ケース４１の小径本体部４１ａと連結部材６０との間の環状隙間ＣＳに、嵌合部５１ａを挿入するようにする。これにより、図８（ｂ）の破線矢印Ｍ５に示すように、各第２係合爪６２が弾性変形され、当該状態のもとで嵌合部５１ａが小径本体部４１ａに嵌合されていく。

その後、図８（ｃ）に示すように、両者の嵌合を継続して進めていくことで、嵌合部５１ａの軸方向一側が、減速機構ケース４１の第２ストッパ壁４１ｅに当接する。これに伴い、嵌合部５１ａにより弾性変形されていた各第２係合爪６２が、破線矢印Ｍ６に示すように元に戻って第２環状溝５１ｂに係合される。これにより、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結が完了する。

これにより、減速機構ケース４１に対して送りねじ機構ケース５１を一方向からスライドさせるだけで、減速機構ケース４１に送りねじ機構ケース５１をワンタッチで組み付けることができる。また、各第２係合爪６２の先端側が、送りねじ機構ケース５１の減速機構ケース４１に対する抜け方向に対し、突っ張るようにして第２環状溝５１ｂに係合するので、十分な抜け強度を確保することができる。

次に、リニアアクチュエータ１０の使用時において、当該リニアアクチュエータ１０に作用する外力Ｆについて、図面を用いて詳細に説明する。

図９はリニアアクチュエータ（最縮小時）を屈曲させる外力Ｆが作用したときの状態を示す平面図を、図１０はリニアアクチュエータ（最伸張時）を屈曲させる外力Ｆが作用したときの状態を示す拡大断面図をそれぞれ示している。

図９に示すように、リニアアクチュエータ１０は長尺物であり、かつリニアアクチュエータ１０の長手方向両側には、各固定部１１，１２を介して、介護用ベッドのフレームや底板に設けられた固定ピンが、それぞれ回動自在に装着される。したがって、リニアアクチュエータ１０を、最縮小状態から伸張動作させるときに、各固定部１１，１２には、屈曲中心Ｏを中心としてリニアアクチュエータ１０を屈曲させる方向に外力（曲げモーメント）Ｆが負荷される。ここで、リニアアクチュエータ１０の屈曲中心Ｏは、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結部分、つまり連結部材６０がある部分に設けられる。

本実施の形態においては、連結部材６０の各第１係合爪６１および各第２係合爪６２は、屈曲中心Ｏの軸方向と直交する方向に延びる直交規準線ＤＲの延在方向に配置されている。これにより、外力Ｆによって、屈曲中心Ｏを中心として駆動機構部２０と送りねじ機構部５０とが、例えば、相対角度α°で屈曲されると、各第１係合爪６１および各第２係合爪６２には、それぞれ比較的大きな負荷が掛かる。しかしながら、本実施の形態においては、上述のように連結部材６０によって十分な抜け強度が確保されているため、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結状態が外れることは無い。

ここで、仮に、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結状態が緩むようなことがあったとしても、リニアアクチュエータ１０には、当該リニアアクチュエータ１０を縮小させる方向への負荷が掛かっているので、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結状態が外れることは無い。

また、図１０の破線矢印Ｍ７に示すように、リニアアクチュエータ１０の伸張動作により、ピストンチューブ５４の殆どの部分が送りねじ機構ケース５１から突出されると、図９で示した外力Ｆによって、ピストンチューブ５４の軸方向一側が、破線矢印Ｍ８に示すように傾斜される。これに伴い、シャフト５２の軸方向一側は、破線矢印Ｍ９に示すように傾斜される。ここで、図１０に示す太い破線は、ピストンチューブ５４およびシャフト５２が傾斜されたイメージを示している。

このように、シャフト５２には、当該シャフト５２を傾斜させる方向に外力Ｆが負荷されるが、シャフト５２の軸方向一側にある小径装着部５２ａは、第４軸受部材４６によって支持されている。また、シャフト５２の軸方向一側にあるインボリュートセレーション５２ｂは、第２減速機構４４のキャリア４４ｃを介して第３軸受部材４５によって支持されている。

よって、シャフト５２の軸方向一側の傾斜が確実に抑制されるため、第２減速機構４４を抉るようなことが無く、駆動機構部２０のスムーズな動作が確保される。また、ピストンチューブ５４の送りねじ機構ケース５１からのスムーズな出入りが確保される。このように、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０は、駆動部分の静粛性に優れており、介護用ベッド等に用いて好適な仕様となっている。

以上詳述したように、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０によれば、キャリア４４ｃを、減速機構ケース４１に装着された第３軸受部材４５に回動自在に支持させたので、シャフト５２に作用する曲げモーメント（外力Ｆ）を第１，第２減速機構４３，４４に伝達させないようにできる。

したがって、リニアアクチュエータ１０のスムーズな動作および低騒音化を実現できる。さらに、第１，第２減速機構４３，４４には大きな抉り力が掛からないため、第１，第２減速機構４３，４４の異常摩耗等を確実に抑制して、ひいてはリニアアクチュエータ１０の長寿命化を図ることができる。

また、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ１０によれば、シャフト５２の軸方向に沿うキャリア４４ｃ側を、減速機構ケース４１に装着した第４軸受部材４６に回動自在に支持させたので、シャフト５２に作用する曲げモーメント（外力Ｆ）を第１，第２減速機構４３，４４に、より確実に伝達させないようにできる。

次に、本発明の実施の形態２に係るリニアアクチュエータについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１１は実施の形態２のリニアアクチュエータを示す平面図を示している。

図１１に示すように、実施の形態２においては、実施の形態１に比して、連結部材６０に設けた第１，第２係合爪６１，６２が、リニアアクチュエータ１０の屈曲中心Ｏの軸方向に配置されている点のみが異なっている。つまり、実施の形態２における連結部材６０の第１，第２係合爪６１，６２は、実施の形態１における連結部材６０の第１，第２係合爪６１，６２（図９参照）に対して、連結部材６０の周方向に９０°ずれた位置に配置されている。

以上のように形成した実施の形態２においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態２においては、第１，第２係合爪６１，６２が、リニアアクチュエータ１０の屈曲中心Ｏの軸方向に配置されているので、実施の形態１に比して、第１，第２係合爪６１，６２に掛かる負荷を軽減することができる。よって、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結部分にがたつきが生じるのを確実に防止して、より静粛性を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態３に係るリニアアクチュエータについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１２は実施の形態３のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図を示している。

図１２に示すように、実施の形態３に係るリニアアクチュエータ７０は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１０（図２参照）に比して、連結部材をモータケースに一体に設けた点と、これに伴い減速機構ケース４１の第１環状溝４１ｃを省略した点のみが異なっている。

具体的には、リニアアクチュエータ７０は、モータケース（ケース）７１を備えている。そして、モータケース７１の長手方向に沿う減速機構部４０寄りの部分には、筒状の連結部材７２が一体に設けられている。連結部材７２の長手方向他側（図中左側）には、当該連結部材７２の径方向から対向するようにして２つの係合爪７３が設けられている。これらの係合爪７３は、連結部材７２の板厚方向にプレス加工を施すことで、連結部材７２の一部を切り起こして形成されている。

各係合爪７３は、連結部材７２の軸方向に沿うモータ部３０側に向けて突出されている。つまり、各係合爪７３の突出方向は、実施の形態１における第２係合爪６２の突出方向と同じ方向となっている。また、各係合爪７３の先端側は、各係合爪７３を形成する際に、連結部材７２の径方向内側に予め折り曲げられている。そして、リニアアクチュエータ７０を組み立てた状態のもとで、各係合爪７３は、送りねじ機構ケース５１の嵌合部５１ａの外周部分に形成された第２環状溝５１ｂに係合される。

ここで、各係合爪７３は、送りねじ機構ケース５１によって弾性変形されることで、モータケース７１および送りねじ機構ケース５１が互いに近接するのを許容するようになっている。また、各係合爪７３は、第２環状溝５１ｂに係合することで、モータケース７１および送りねじ機構ケース５１が互いに離間するのを規制するようになっている。これにより、モータケース７１に対して送りねじ機構ケース５１を一方向からスライドさせるだけで、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結が完了し、リニアアクチュエータ７０の組み立てが完了する。

以上のように形成した実施の形態３においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態３においては、連結部材７２をモータケース７１に一体に設けたので、連結部材７２に設ける係合爪７３の数を、実施の形態１に比して半分にできる。よって、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結部分から発生するがたつきの量も半分にでき、より静粛性を向上させることが可能となる。また、別体の連結部材が不要となるので、部品管理の合理化と、組み立て工程の簡素化を図ることができる。さらに、リニアアクチュエータ７０の外観をスッキリさせることができ、見栄えを向上させることができる。

ここで、図１１に示した実施の形態２の構成と同様に、実施の形態３の各係合爪７３を、屈曲中心Ｏの軸方向に配置することもできる。この場合、各係合爪７３に掛かる負荷を軽減することができる。したがって、駆動機構部２０と送りねじ機構部５０との連結部分にがたつきが生じるのを、さらに確実に抑制することができ、さらに静粛性を向上させることが可能となる。

また、連結部材を送りねじ機構ケース５１に一体に設けることもできる。この場合、送りねじ機構ケース５１に設けた連結部材には、実施の形態１における第１係合爪６１と同じ突出方向および形状の係合爪を設けるようにする。さらに、例えば、減速機構ケース４１の小径本体部４１ａに、係合爪が係合する溝部を設けるようにする。

次に、本発明の実施の形態４に係るリニアアクチュエータについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１３は実施の形態４のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図を示している。

図１３に示すように、実施の形態４に係るリニアアクチュエータ８０は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１０（図１０参照）に比して、第２減速機構４４のキャリア４４ｃを支持する第３軸受部材４５を省略するとともに、シャフト５２の小径装着部５２ａに第５軸受部材（軸部材用軸受）８１を追加して装着した点のみが異なっている。つまり、小径装着部５２ａには、第４軸受部材４６および第５軸受部材８１の合計２つが装着されている。ここで、第５軸受部材８１は第４軸受部材４６と同じものを用いており、減速機構ケース４１に装着されるとともに、第４軸受部材４６に接触するように直ぐ隣に並べて配置されている。これに伴い、小径装着部５２ａの軸方向長さが、実施の形態１に比して２倍の長さになっている。

以上のように形成した実施の形態４においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。これに加えて、実施の形態４においては、同じ仕様の第４軸受部材４６および第５軸受部材８１によって、シャフト５２の軸方向一側の回転振れを抑えるので、第２減速機構４４に対するシャフト５２の振動伝達を、より確実に抑制できる。

ただし、図１３の想像線（二点鎖線）に示すように、キャリア４４ｃを支持する第３軸受部材（出力部材用軸受）４５を、追加して設けることもできる。この場合、駆動機構部２０をさらにスムーズに動作させることができ、さらに静粛性に優れたリニアアクチュエータを実現できる。

次に、本発明の実施の形態５に係るリニアアクチュエータについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した実施の形態１と同様の機能を有する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１４は実施の形態５のリニアアクチュエータを示す部分拡大断面図を示している。

図１４に示すように、実施の形態５に係るリニアアクチュエータ９０は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１０（図１０参照）に比して、第２減速機構４４のキャリア４４ｃを支持する第３軸受部材４５を省略するとともに、シャフト５２の小径装着部５２ａに第６軸受部材（軸部材用軸受）９１を追加して装着した点が異なっている。また、第６軸受部材９１と第４軸受部材４６との間には、円筒状の筒部材（カラー）９２を介在させている。つまり、小径装着部５２ａには、第４軸受部材４６，筒部材９２および第６軸受部材９１が、この順番で装着されている。ここで、第６軸受部材９１は第４軸受部材４６と同じものを用いており、減速機構ケース４１に装着されるとともに、第４軸受部材４６に対して離間距離Ｌを持って並べて離間している。これに伴い、小径装着部５２ａの軸方向長さが、実施の形態１に比して略４倍の長さになっている。

以上のように形成した実施の形態５においても、上述した実施の形態１と同様の作用効果を奏することができる。また、実施の形態４に比して、より確実にシャフト５２の軸方向一側の回転振れを抑えることができ、第２減速機構４４に対するシャフト５２の振動伝達を、さらに確実に抑制できる。

ただし、図１４の想像線（二点鎖線）に示すように、キャリア４４ｃを支持する第３軸受部材（出力部材用軸受）４５を、追加して設けることもできる。この場合、駆動機構部２０をさらにスムーズに動作させることができ、さらに静粛性に優れたリニアアクチュエータを実現できる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、リニアアクチュエータ１０，７０，８０，９０を、介護用ベッドの底板を起立または倒伏させるための駆動源として用いたものを示したが、本発明はこれに限らず、歩行器の高さ調整用の駆動源や、立ち上がり補助椅子や移動用リフトの昇降用の駆動源等にも用いることができる。

また、上記各実施の形態においては、連結部材６０，７２の周方向に、それぞれ２つの第１係合爪６１，第２係合爪６２，係合爪７３を１８０°間隔で設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、連結部材の周方向に１つあるいは３つ以上の係合爪を設けることもできる。なお、３つ以上の係合爪を設ける場合には、それらの間隔は、連結部材の周方向に等間隔でも良いし不等間隔でも良い。要するに、リニアアクチュエータに必要とされる抜け強度等（リニアアクチュエータの仕様）に合わせて、係合爪を任意に設定することができる。

さらに、上記実施の形態１，２においては、連結部材６０を、減速機構ケース４１に先に組み付けたものを示したが、本発明はこれに限らず、連結部材６０を、送りねじ機構ケース５１に先に組み付けるようにしても良い。

また、上記実施の形態４，５においては、シャフト５２の小径装着部５２ａに、２つの軸部材用軸受（第４軸受部材４６および第５軸受部材８１，第４軸受部材４６および第６軸受部材９１）を設けたものを示したが、本発明はこれに限らず、３つ以上の軸部材用軸受を、小径装着部５２ａに設けることもできる。要は、シャフト５２の軸方向に沿うキャリア４４ｃ側に必要とされる剛性に応じて、軸部材用軸受の数を増やすことができる。

１０ リニアアクチュエータ
１１，１２ 固定部
２０ 駆動機構部
２１ コネクタ接続部
３０ モータ部
３１ モータケース（ケース）
３２ 永久磁石（モータ）
３３ コイル（モータ）
３４ アーマチュア（モータ）
３５ アーマチュア軸（モータ，回転軸）
３６ ブラシ（モータ）
３７ 整流子（モータ）
３８ カバー部材
３９ 第１軸受部材
４０ 減速機構部
４１ 減速機構ケース（ケース）
４１ａ 小径本体部
４１ｂ 大径本体部
４１ｃ 第１環状溝
４１ｄ 第１ストッパ壁
４１ｅ 第２ストッパ壁
４２ 第２軸受部材
４３ 第１減速機構（減速機構）
４３ａ サンギヤ
４３ｂ プラネタリギヤ
４３ｃ キャリア
４３ｄ リングギヤ
４４ 第２減速機構（減速機構）
４４ａ サンギヤ
４４ｂ プラネタリギヤ
４４ｃ キャリア（出力部材）
４４ｄ リングギヤ
４５ 第３軸受部材（出力部材用軸受）
４５ａ 外輪
４５ｂ 内輪
４５ｃ 鋼球
４６ 第４軸受部材（軸部材用軸受）
４６ａ 外輪
４６ｂ 内輪
４６ｃ 鋼球
５０ 送りねじ機構部
５１ 送りねじ機構ケース（ケース）
５１ａ 嵌合部
５１ｂ 第２環状溝
５２ シャフト（軸部材）
５２ａ 小径装着部
５２ｂ インボリュートセレーション
５２ｃ 雄ねじ部
５３ スクリューナット（雌ねじ部材）
５４ ピストンチューブ（ピストン）
５５ チューブガイド
５６ 固定キャップ
５７ 摺接部材
５８ プラグ
６０ 連結部材
６１ 第１係合爪
６２ 第２係合爪
７０ リニアアクチュエータ
７１ モータケース（ケース）
７２ 連結部材
７３ 係合爪
８０ リニアアクチュエータ
８１ 第５軸受部材（軸部材用軸受）
９０ リニアアクチュエータ
９１ 第６軸受部材（軸部材用軸受）
９２ 筒部材（カラー）
ＢＴ 締結ボルト
ＣＳ 環状隙間
Ｏ 屈曲中心

Claims (6)

1. 回転軸を有するモータと、
   前記回転軸の回転を減速する減速機構と、
   前記減速機構の出力部材に連結される軸部材と、
   前記軸部材の雄ねじ部にねじ結合され、前記軸部材の回転に伴って前記軸部材の軸方向に移動される雌ねじ部材と、
   前記モータを収容するモータケースと、
   前記モータケースに接続され、前記減速機構を収容する減速機構ケースと、
   前記軸部材および前記雌ねじ部材を収容する送りねじ機構ケースと、
   前記雌ねじ部材に設けられ、前記送りねじ機構ケースに対して出入りするピストンと、
   前記減速機構ケースに装着され、前記出力部材を回動自在に支持する出力部材用軸受と、
   前記減速機構ケースと前記送りねじ機構ケースとを連結する連結部材と、
   を備えた、
   リニアアクチュエータ。
2. 請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記軸部材の軸方向に沿う前記出力部材側を、前記減速機構ケースに装着された少なくとも１つの軸部材用軸受に回動自在に支持させた、
   リニアアクチュエータ。
3. 請求項２記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記軸部材用軸受を少なくとも２つ設け、前記２つの軸部材用軸受を、前記軸部材に装着されるカラーにより互いに離間させた、
   リニアアクチュエータ。
4. 回転軸を有するモータと、
   前記回転軸の回転を減速する減速機構と、
   前記減速機構の出力部材に連結される軸部材と、
   前記軸部材の雄ねじ部にねじ結合され、前記軸部材の回転に伴って前記軸部材の軸方向に移動される雌ねじ部材と、
   前記モータを収容するモータケースと、
   前記モータケースに接続され、前記減速機構を収容する減速機構ケースと、
   前記軸部材および前記雌ねじ部材を収容する送りねじ機構ケースと、
   前記雌ねじ部材に設けられ、前記送りねじ機構ケースに対して出入りするピストンと、
   前記減速機構ケースに装着され、前記軸部材の軸方向に沿う前記出力部材側を回転自在に支持する少なくとも２つの軸部材用軸受と、
   前記減速機構ケースと前記送りねじ機構ケースとを連結する連結部材と、
   を備えた、
   リニアアクチュエータ。
5. 請求項４記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記少なくとも２つの軸部材用軸受を、前記軸部材に装着されるカラーにより互いに離間させた、
   リニアアクチュエータ。
6. 請求項４または５記載のリニアアクチュエータにおいて、
   前記出力部材を、前記減速機構ケースに装着された出力部材用軸受に回動自在に支持させた、
   リニアアクチュエータ。

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