JPH0221605Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はピストンとラツクとを連結しこのラツ
クとピニオンを噛み合わせてピストンからラツク
に作用する推力によりピニオンを回転運動させる
ラツク・ピニオン式のロータリーアクチユエータ
に関し、一層詳細には、ピストンとラツクとを噛
合する際、発生するシリンダ壁面方向の分力を吸
収する方向に相互にスライド可能に結合するよう
に構成したロータリーアクチユエータに関する。

一般に、ラツク・ピニオン式のロータリーアク
チユエータは、第１図に示すように、ラツクＲに
作用する推力ＦまたはF′により当該ラツクＦと噛
み合うピニオンＰを回転させるため、推力Ｆまた
はF′の分力Faは次式で示される。

Fa＝Fsinθ・cosθ ＝F′sinθ・cosθ （但し、θは歯車の圧力角） 従つて、推力ＦまたはF′の分力Faは、前記推
力ＦまたはF′の方向と直角方向で且つラツクＲが
ピニオンＰから離間する方向に作用する。

従来のラツク・ピニオン式ロータリーアクチユ
エータは、ラツクとピニオンとが一体であるかあ
るいは固定的に結合されているため、前記分力
Faは直接ピストンに作用してピストンがシリン
ダ内壁面に強く押し付けられる事態を招来する。
従つて、ピストンの前記シリンダ内壁面に対する
摺動摩擦の増大によつてピストンに嵌合するシー
ル部材の摩耗や、あるいは正確なピニオンの回転
が得られない等ロータリーアクチユエータとして
の諸特性の低下を招き、また、分力Faがさらに
大きくなると、ついには、ピストンとシリンダ壁
面の摩擦が激しくなり、ピストンがシリンダ壁面
に食い込むような現象が起こり、ピストンの摺動
が困難になる場合もある。

そこで、本出願人は前記不都合を解消するため
に、先に、第２図に示すようなラツク・ピニオン
式ロータリーアクチユエータを提案した（実公昭
54−36230号公報）。

このロータリーアクチユエータはシリンダ本体
２内を摺動する一対のピストン４ａ，４ｂ間に枠
体状のブラケツト１０を橋架し、このブラケツト
１０にピニオン６に噛合するラツク８を固着して
いる。そして、前記ブラケツト１０の両端に取り
付けたピン１２ａ，１２ｂに連結体１４ａ，１４
ｂを嵌挿し、さらに、これら連結体１４ａ，１４
ｂを囲繞する結合部材１８ａ，１８ｂを夫々前記
ピストン４ａ，４ｂにボルト等で取り付ける構成
を採用している。この場合、前記ラツク８の背面
には摩擦係数の小さな合成樹脂性物質製のスライ
ダ２０ａ，２０ｂをピン等によつて介装固着して
いる。

ところで、このように構成されたロータリーア
クチユエータによれば、前記した分力Faがラツ
ク８に作用すると、該分力Faは前記ラツク８を
介してスライダ２０ａ，２０ｂに作用し、スライ
ダ２０ａ，２０ｂがシリンダ壁面に押し付けられ
た状態になりピストン４ａ，４ｂには分力Raは
作用しない。何故ならば、若し、ラツク８が僅か
にピニオン６から離れる方向に動いても、連結体
１４ａ，１４ｂの撓みによりピストン４ａ，４ｂ
が所定方向に変位して分力Faを吸収してしまう
からである。

然しながら、本出願人が既に提案しているこの
種のロータリーアクチユエータにあつては、ブラ
ケツトとピストンの連結部分に複数個の結合部品
を必要とし、このために、組立工程の簡略化が企
図され且つ生産コストのより一層の低廉化が達成
されることが望まれていた。

また、前記した分力Faを吸収する結合構造を
有したロータリーアクチユエータとして米国特許
第3246581号に開示されたものがある。このロー
タリーアクチユエータはピストンとラツク、すな
わち、ブラケツトとを単にピン結合するものであ
り、ブラケツト側に形成されるピンホールはピン
の直径よりも若干大きく選択されている。

これによれば、ピストンはブラケツトに対して
シリンダ本体の半径方向に若干移動可能となつ
て、前記した分力Faを吸収することが出来るが、
前記したピン結合により結合部にはガタが必然的
に発生することから、ブラケツト等にはピストン
の作動初期において衝撃荷重が加わり、これによ
つて損傷等の事故の懸念が存在する等、結合強度
の点で大きな難点が存在していた。

そこで、本考案者等は鋭意考究並びに工夫を重
ねた結果、ラツクに板体状のブラケツトを固着
し、前記ブラケツトに長孔を穿設すると共にピス
トンに前記長孔に係合する突部を配設し、ピニオ
ンをラツク上で転動することによつて生ずるギヤ
の噛合に基づくシリンダ壁面方向への分力の影響
をブラケツトに対してピストンを変位させて回避
するように構成すれば、堅牢で部品点数も少なく
組立も容易で生産コストの減少が達成されるアク
チユエータが得られることを究明した。

従つて、本考案の目的はピストンとラツクとの
簡単な結合構造によりギヤの噛み合いによつて発
生するシリンダ壁面方向の分力を効果的に吸収出
来ると共にその結合状態においても十分な強度が
得られるラツク・ピニオン式のロータリーアクチ
ユエータを提供するにある。

前記の目的を達成するために、本考案はシリン
ダ本体内を摺動する一対のピストンの間に連結部
材により結合された一組の保持部材に保持されて
シリンダの軸線方向に延在し且つピニオンと噛合
するラツクを配設し、 前記ラツクの背面にスライダを配設し、 前記ピストンまたは保持部材のいずれか一方側
に前記スライダに長手方向が指向する長孔を穿設
すると共にその他方側に突部を形成し、 前記突部を前記長孔に挿通して前記ピストンと
保持部材とを連結することにより前記ピストンの
往復動作中、このピストンを前記保持部材に穿設
された長孔内で変位自在に構成することを特徴と
する。

次に、本考案に係るラツク・ピニオン式のロー
タリーアクチユエータについて好適な実施例を挙
げ、添付の図面を参照して以下詳細に説明する。

第３図Ａ，Ｂおよび第４図において、参照符号
３０はシリンダ本体を示し、参照符号３２ａ，３
２ｂは前記シリンダ本体３０の両端にシール部材
３３ａ，３３ｂを介して装着される四角形状のカ
バーを示す。前記シリンダ本体３０の内部にはそ
の中央部を貫通して長手方向に延在するシリンダ
用孔３１が形成され、一方、その胴部外周は略四
角形状に形成される。前記カバー３２ａ，３２ｂ
には夫々ポート３４ａ，３４ｂが穿設される。ま
た、前記両カバー３２ａ，３２ｂは夫々の隅角部
においてシリンダ本体３０に対して４本のキヤツ
プボルト３６で締付固定される。なお、図におい
て参照符号３７はばね座金を示す。

前記シリンダ用孔３１の内部には後述するラツ
クアツセンブリ３８を介して連結された一対のピ
ストン４０ａ，４０ｂが摺動自在に配設され、こ
れらのピストン４０ａ，４０ｂによつてシリンダ
本体３０内に二つの作動室４２ａ，４２ｂが画成
される。各ピストン４０ａ，４０ｂにはその周回
する凹溝４１ａ，４１ｂにシールリング４４ａ，
４４ｂが嵌挿されると共に、前記作動室４２ａ，
４２ｂに面した側面と反対側の側面の中央部には
ねじ孔４６ａ，４６ｂが穿設され、このねじ孔４
６ａ，４６ｂには連結ねじ４８ａ，４８ｂが夫々
螺合している。

前記ピストン４０ａ，４０ｂ間に配設されるラ
ツクアツセンブリ３８は、第４図に示すように、
後述するピニオン５０と噛合するラツク５２と前
記ラツク５２の両端に設けられた保持部材、すな
わち、板状のブラケツト５６ａ，５６ｂとこのブ
ラケツト５６ａ，５６ｂの先端部間に前記ラツク
５２と平行になるように横架された二本の連結ロ
ツド５８ａ，５８ｂを含む。なお、ヤツク５２の
背面にはピン部材５５ａ，５５ｂを介して取り付
けられる二つの合成樹脂材料からなるスライダ５
４ａ，５４ｂが所定間隔離間して配設される。ま
た、本実施例では前記ラツク５２とブラケツト５
６ａ，５６ｂと連結ロツド５８ａ，５８ｂとはい
ずれも鋼鉄で形成されると共に溶接等により一体
化されている。

各ブラケツト５６ａ，５６ｂには、その中央部
に位置して長孔、すなわち、大径の孔部６０ａ，
６０ｂとこの孔部６０ａ，６０ｂに連通する小径
の孔部６２ａ，６２ｂとからなる連結孔６４ａ，
６４ｂが形成される。この場合、前記小孔の孔部
６２ａ，６２ｂは寧ろ大径の孔部６０ａ，６０ｂ
よりも前記スライダ５４ａ，５４ｂを指向する方
向に近接するように構成される。さらに、前記大
径の孔部６０ａ，６０ｂの直径は前記した連結ね
じ４８ａ，４８ｂのヘツド部の直径よりも若干大
きく選択され且つ前記小径の孔部６２ａ，６２ｂ
の直径は前記連結ねじ４８ａ，４８ｂのねじ部の
直径よりも若干大きく選択される。従つて、本実
施例では前記ピストン４０ａ，４０ｂとラツクア
ツセンブリ３８、すなわち、ブラケツト５６ａ，
５６ｂとは前記連結ねじ４８ａ，４８ｂにより機
械的に結合される。すなわち、前記連結ねじ４８
ａ，４８ｂを夫々前記連結孔６４ａ，６４ｂにお
ける大径の孔部６０ａ，６０ｂに挿入してそのヘ
ツド部が連結孔６４ａ，６４ｂを通過した後小径
の孔部６２ａ，６２ｂ側に変位させる。これによ
つて、ピストン４０ａ，４０ｂはブラケツト５６
ａ，５６ｂに対し固定される。なお、この際、ピ
ストン４０ａ，４０ｂはラツク５２の長手方向に
ガタなく係止するように前記連結ねじ４８ａ，４
８ｂのねじ込み度合を予め選択しておく。

一方、前記ラツク５２に噛合するピニオン５０
はシリンダ本体３０にベアリング６６ａ，６６ｂ
を介して回転自由に支持されたシヤフト６８の外
周上に一体的に配設される。この場合、図におい
て上方に位置するベアリング６６ａはシリンダ本
体３０の取付穴３０ａを閉塞するカバー部材６９
に支持される。前記シヤフト６８の外部突出端部
にはキー７０を介して図示しない作動アーム等の
基端部が結合固着される。なお、第４図において
参照符号７２は前記カバー部材６９の締付ボルト
を示す。

本考案に係るラツク・ピニオン式ロータリーア
クチユエータは基本的には以上のように構成され
るものであり、次にその作用並びに効果について
説明する。

今、図示しない電磁弁等により一方のポート３
４ａがコンプレツサ等の圧縮空気供給源に連通
し、また、他方のポート３４ｂは大気側に連通さ
れると、前記一方のポート３４ａより圧縮空気が
供給される作動室４２ａ内の圧力が高まり、ピス
トン４０ａ，４０ｂが、第３図Ａ中、右方向に移
動する。これにより、前記ピストン４０ａ，４０
ｂ間に横架されたラツク５２も同一方向に移動
し、当該ラツク５２と噛合するピニオン５０が矢
印ａ方向に回転する。この結果、前記ピニオン５
０と一体的なシヤフト６８も同一方向に回転し、
当該シヤフト６８に結合された図示しない作動ア
ームが所定方向に回転してロータリーアクチユエ
ータ本来の機能が達成される。

この際、前記ギヤの噛み合いによつて前述した
分力Faが発生するが、当該分力Faはラツク５２
を介してスライダ５４ａ，５４ｂに作用し、スラ
イダ５４ａ，５４ｂがシリンダ壁面に押し付けら
れた状態でピストン４０ａ，４０ｂが図において
左右の方向に移動する。この場合、本実施例で
は、前記分力Faは前述したピストン４０ａ，４
０ｂとブラケツト５６ａ，５６ｂとの機械的な結
合機構の作用下に前記ピストン４０ａ，４０ｂに
は作用しない。すなわち、前記の通り、ピストン
４０ａ，４０ｂは連結孔６４ａ，６４ｂ内におい
て変位自在である。従つて、若し、ラツク５２が
前記分力Faによつて僅かにピニオン５０から離
間する方向に変位した場合、先ず、スライダ５４
ａ，５４ｂがシリンダ本体３０の内壁に当接す
る。そして、断面Ｖ溝を有するシールリング４４
ａ，４４ｂも同様に前記内壁に圧接するが、その
圧接による反撥力はピストン４０ａ，４０ｂをそ
の中心方向へと変位させ、結局、分力Faはスラ
イダ５４ａ，５４ｂによつてのみ受けることにな
る。このため、ピストン４０ａ，４０ｂはその往
復運動方向と異なる方向を指向する分力Faの力
を受けることなくシリンダ本体３０内を摺動する
ため、シリンダ内壁を損傷することはない。

本考案によれば、前記したピストン４０ａ，４
０ｂのスライド機能はピストン４０ａ，４０ｂに
設けられた連結ねじ４８ａ，４８ｂとブラケツト
５６ａ，５６ｂに設けた連結孔６４ａ，６４ｂと
の簡単な結合構造により達成されるため、部品点
数の削減により組付け作業性が向上すると共に生
産コストも効果的に削減可能である。また、ピス
トン４０ａ，４０ｂとラツク５２とは連結ねじ４
８ａ，４８ｂと連結孔６４ａ，６４ｂによる機械
的な結合構造により固着されるため、従来技術に
みられたような弾性結合に比較してその結合強度
が十分に高められる。さらに、前記結合構造によ
りピストン４０ａ，４０ｂはガタなくスライド可
能となるため、作動初期において前記ブラケツト
５６ａ，５６ｂに衝撃荷重が作用するということ
も免れる。さらにまた、本実施例ではラツク５
２、ブラケツト５６ａ，５６ｂおよび連結ロツド
５８ａ，５８ｂが鋼鉄で形成されると共に溶接等
により一体化されているため、ラツクアツセンブ
リ３８自体の強度も高められるという利点もあ
る。

次に、第６図に本考案に係るロータリーアクチ
ユエータの別の実施例を示す。この場合、前記実
施例と同一の参照符号は同一の構成要素を示すも
のとする。

そこで、この実施例ではラツクアツセンブリ３
８におけるラツク５２と保持部材としてのブラケ
ツト５６ａ，５６ｂと連結ロツド５８ａ，５８ｂ
に代替する単一の連結部材５８ｃとを一体的に構
成している。この場合、ラツク５２の溝加工は好
ましくはブローチ盤を介してブローチ加工で行え
ば強度を十分に確保し、しかも剛性も増す効果が
得られ、さらに部品点数も減少する利点がある。

以上説明したように、本考案によれば、ピスト
ンとラツクとを相互にスライド可能に結合するよ
うにしたため、前記分力を十分に吸収出来しかも
その結合強度が高められると共に組付け作業性も
向上しさらにはコストの低減も可能となる効果が
得られる。

以上、本考案について好適な実施例を挙げて説
明したが、本考案はこの実施例に限定されるもの
ではなく、例えば、連結ねじをブラケツトに穿設
し、一方、連結孔をピストン内部に凹設すること
によつても同一の作用効果が得られる等、本考案
の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は分力を示す説明図、第２図は従来のロ
ータリーアクチユエータの断面図、第３図Ａは本
考案に係るロータリーアクチユエータの断面図、
第３図Ｂは本考案に係るロータリーアクチユエー
タの一部切欠正面図、第４図は本考案に係るロー
タリーアクチユエータの分解斜視図、第５図は本
考案に係るロータリーアクチユエータのピストン
とラツクアツセンブリの分解斜視図であり、第６
図は本考案の別の実施例を示す斜視説明図であ
る。 ３０……シリンダ本体、３０ａ……取付穴、３
１……シリンダ用孔、３２ａ，３２ｂ……カバ
ー、３３ａ，３３ｂ……シール部材、３４ａ，３
４ｂ……ポート、３６……キヤツプボルト、３７
……ばね座金、３８……ラツクアツセンブリ、４
０ａ，４０ｂ……ピストン、４１ａ，４１ｂ……
凹溝、４２ａ，４２ｂ……作動室、４４ａ，４４
ｂ……シールリング、４６ａ，４６ｂ……ねじ
孔、４８ａ，４８ｂ……連結ねじ、５０……ピニ
オン、５２……ラツク、５４ａ，５４ｂ……スラ
イダ、５６ａ，５６ｂ……ブラケツト、５８ａ，
５８ｂ……連結ロツド、６０ａ，６０ｂ，６２
ａ，６２ｂ……孔部、６４ａ，６４ｂ……連結
孔、６６ａ，６６ｂ……ベアリング、６８……シ
ヤフト、６９……カバー部材、７０……キー、７
２……締付ボルト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) シリンダ本体内を摺動する一対のピストンの
   間に連結部材により結合された一組の保持部材
   に保持されてシリンダの軸線方向に延在し且つ
   ピニオンと噛合するラツクを配設し、 前記ラツクの背面にスライダを配設し、 前記ピストンまたは保持部材のいずれか一方
   側に前記スライダに長手方向が指向する長孔を
   穿設すると共にその他方側に突部を形成し、 前記突部を前記長孔に挿通して前記ピストン
   と保持部材とを連結することにより前記ピスト
   ンの往復動作中、このピストンを前記保持部材
   に穿設された長孔内で変位自在に構成すること
   を特徴とするロータリーアクチユエータ。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載のロータ
   リーアクチユエータにおいて、長孔は大径部と
   小径部とを有し、突部は前記長孔の大径部に挿
   通されるヘツドとこのヘツドから延在して前記
   長孔の小径部に係合するロツドを含むボルト状
   に形成されてなるロータリーアクチユエータ。