JPH09303514A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽い力で伸縮でき、しかも外径寸法及び軸方
向寸法を小さくできる構造を実現する。 【構成】 ボールナット１３ａを、その外周面に固設し
たウォームホイール３４を介して回転させると、出力軸
５１が軸方向に変位する。この出力軸５１がスラスト荷
重に抗して変位する際には、ローラクラッチ２７がロッ
クせず、上記ボールナット１３ａの回転を軽い力で行な
える。上記出力軸５１に加わるスラスト荷重に基づいて
上記ボールナット１３ａが回転する際には、上記ローラ
クラッチ２７がロックする。この状態で上記ボールナッ
ト１３ａを回転させる為には、摩擦プレート３１と相手
面との摩擦力に打ち勝つ必要がある。従って、リニアア
クチュエータが不用意に伸縮したり、或は勢い良く伸縮
する事がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るリニアアクチュエ
ータは、例えば介護用ベッド、昇降テーブル、リフタ
ー、車載ジャッキ等、各種機械装置に組み込んだ状態で
使用する。

【０００２】

【従来の技術】例えば介護用ベッドにはリニアアクチュ
エータを組み込み、手動ハンドル或は電動モータを駆動
源として、被介護者を寝かせたベッドの角度調節等を自
在としている。この様なリニアアクチュエータには、次
の(1)(2)の機能が要求される。 (1) 手動ハンドル或は電動モータの回転運動を、出力軸
の軸方向運動（直線運動）に変換する機能。 (2) 手動ハンドル或は電動モータの停止時に、スラスト
方向に加わる荷重に拘らず、出力軸が変位しない様にす
る機能。この(1)(2)の様な機能を得るべく、従来から次
の〜に記載された様なリニアアクチュエータが知ら
れている。

【０００３】 井沢実著、工業調査会発行の「ボール
ねじとその応用技術」 この刊行物の第１３４〜１３６頁には、ボールねじによ
り回転運動を直線運動に変換するアクチュエータに関す
る技術、並びに次の(a) 〜(d) の何れかにより、ボール
ねじの逆転防止を図る技術が記載されている。 (a) 駆動モータにブレーキ作用を持たせる。 (b) 駆動歯車に逆転不能なウォームギヤを使用する。 (c) 駆動歯車軸にブレーキ装置を設ける。 (d) 一方向クラッチ又は両方向クラッチを使用する。

【０００４】 トムソン−サギノー社が発行している
リニアアクチュエータのカタログ 特開昭６３−４７５５７号公報 特開昭５０−３１５５３号公報 これらの刊行物には、ボールねじその他の送りねじによ
り回転運動を直線運動に変換するアクチュエータに関す
る技術、並びにばねクラッチにより送りねじの逆転防止
を図る技術が記載されている。

【０００５】 特開昭６１−３８８９２号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにソレノ
イドへの通電に基づいて断接される電動式のクラッチ及
びブレーキにより駆動軸の回転を規制する技術が記載さ
れている。

【０００６】 実開昭６２−６３４５３号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにディス
ク状に形成された抵抗体及び一方向クラッチにより、外
部荷重に基づく復帰時の衝撃を緩和する技術が記載され
ている。

【０００７】 実開昭６２−６３４５４号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにこのボ
ールねじに予圧を付与する事により、このボールねじに
抵抗を付加し、逆転時の速度を調節する技術が記載され
ている。

【０００８】上記〜に記載した各技術は、それぞれ
次に述べる様な解決すべき問題点がある。 に記載された従来技術の場合 先ず、(a) の様に、駆動モータにブレーキ作用を持たせ
る場合には、駆動モータのコスト及び重量が嵩む。又、
(b) の様に駆動歯車に逆転不能なウォームギヤを使用す
る場合には、ウォームギヤのリード角を小さくしない限
り、確実な逆転防止を図れない。一方、リード角を小さ
くすると、噛合効率が悪くなって、十分な動作速度を確
保する為には高速で回転する大型の電動モータを使用す
る必要が生じる。又、手動ハンドルによりアクチュエー
タを駆動する場合には、この手動ハンドルを多数回回転
させなければならず、操作が面倒である。更に、(c) の
様に駆動歯車軸にブレーキ装置を設けたり、或は(d) の
様に一方向クラッチ又は両方向クラッチを使用する構造
の場合には、単独で十分な逆転防止を図ろうとすると、
これらブレーキ装置やクラッチとして大型のものを使用
しなければならず、装置全体が大型化する。 に記載された従来技術の場合 これらの場合には、手動ハンドル或は電動モータにより
送りねじ機構を介して出力軸を変位させる際に、ばねク
ラッチが若干の抵抗となって効率を低下させるだけでな
く、確実な逆転防止効果を得る為には、ばねクラッチと
して相当に大型のものを使用しなければならない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、高価な部品を使用する為にリニアアクチ
ュエータ自体が高価になるだけでなく、手動ハンドル或
は電動モータと連動させて電動式のクラッチ及びブレー
キを制御する制御回路が必要になる等、装置全体が高価
になる事が避けられない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、ディスク状に形成された抵抗体及び一方
向クラッチの設置スペースが嵩み、装置全体が大型化す
る。しかも、復帰時の衝撃緩和を目的としている為、確
実な逆転防止効果を得る事はできない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、逆転時の速度を調節する事はできても、
十分な逆転防止を図る事は不可能である。

【０００９】

【先発明の説明】上述の様な不都合を解消すべく、本発
明者は先に、図８〜９に示す様なリニアアクチュエータ
を発明した（特願平７−１３９６９９号）。先ず、この
先発明に係るリニアアクチュエータに就いて説明する。
この図８〜９に示したリニアアクチュエータは、例えば
手動ハンドルを操作する事により背もたれの角度を調節
する介護用ベッドの角度調節装置の様に、使用時に圧縮
方向のスラスト荷重が加わる部分に組み付けられる。ハ
ウジング１は、例えばアルミニウム合金をダイキャスト
成形する事により造られる。このハウジング１の基端部
（図８〜９の左端部）の直径方向反対位置に設けられた
１対のねじ孔２、２には、それぞれ図示しないボルトの
端部を螺合させて、上記ハウジング１を上記介護用ベッ
ドのフレーム等に、揺動自在に支持する。

【００１０】この様なハウジング１の内側には回転軸３
の基端部（図８〜９の左端部）を、深溝型の玉軸受４に
より、回転のみ自在に支持している。この玉軸受４は、
上記回転軸３に加わるラジアル荷重の他、上記圧縮方向
のスラスト荷重も支承する。この為、上記玉軸受４を構
成する外輪５の軸方向片端面（図８〜９の左端面）は、
上記ハウジング１の内周面に止着した止め輪６に突き当
てている。

【００１１】又、上記回転軸３の基端で上記玉軸受４か
ら突出した部分には、自在継手７を構成する一方（図８
の右方）のヨーク８を、スプリングピン９により結合固
定している。そして、上記自在継手７を構成する他方
（図８の左方）のヨーク１０に、入力部である手動ハン
ドル１１の端部を結合している。この手動ハンドル１１
は、リニアアクチュエータを伸縮させる際に、作業者が
手で回転させる。

【００１２】一方、上記回転軸３の基端部を除く部分に
は、断面が円弧形の螺旋溝を形成する事により、ボール
ねじ部１２としている。そしてこのボールねじ部１２の
周囲にボールナット１３を、複数のボール１４、１４を
介して螺合させている。そしてこのボールナット１３の
先端部（図８〜９の右端部）に形成した結合筒部１５
に、円筒状の出力軸１６の基端部（図８〜９の左端部）
を螺合固定している。又、上記ボールナット１３及び出
力軸１６の周囲は、テーパ円筒状のカバー１７により覆
っている。尚、上記出力軸１６及びボールナット１３
は、この出力軸１６の先端部（図８の右端部）を介護用
ベッドの背もたれ部分等の所定部分に結合する事によ
り、回転防止が図られる。従って、リニアアクチュエー
タの組み付け状態では、上記ボールナット１３は上記回
転軸３の周囲に、この回転軸３の軸方向（図８〜９の左
右方向）に亙る変位のみを自在に支持される。尚、上記
カバー１７は、合成樹脂、或は金属により造られてお
り、その基端部（図８〜９の左端部）内周面に形成され
た突条１８を前記ハウジング１の外周面に形成した凹溝
１９に係止し、更にバンド２０で締め付ける事により、
上記ハウジング１に結合固定している。

【００１３】又、前記回転軸３の一部で上記ボールねじ
部１２の基端部分（図８〜９の左端部分）には、このボ
ールねじ部１２側が大径となった段部２１を形成してい
る。そして、この段部２１に、円輪形の間座２２の内周
縁部に形成した円筒部２３の軸方向片面（図８〜９の右
側面）を突き当てている。従って、上記回転軸３に図８
〜９の左方向に加わる圧縮スラスト荷重は、上記間座２
２に伝達される。又、この間座２２の内周縁は上記回転
軸３の外周面に、締まり嵌めにより嵌合しているか、或
は非円形周面同士で嵌合している。従って上記間座２２
は、上記回転軸３と共に回転する。

【００１４】又、上記回転軸３の一部で、前記ヨーク８
の設置部分と上記間座２２との間部分には、滑り軸受２
４を外嵌している。前記玉軸受４を構成する内輪２５
は、この滑り軸受２４の端部に外嵌している。又、この
滑り軸受２４の残り部分の周囲には、円筒状の間筒２６
を、回転自在に支持している。そして、この間筒２６の
外周面と前記ハウジング１の内周面との間に、一方向ク
ラッチの一種であるローラクラッチ２７を設けている。
即ち、内周面をカム面とした外輪２８を上記ハウジング
１に内嵌固定し、この外輪２８がハウジング１に対して
回転しない様にしている。そして、この外輪２８の内周
面と上記間筒２６の外周面との間に、複数本のローラ２
９、２９を設けている。周知の様にこれら各ローラ２
９、２９は、回転しない保持器との間に設けられたばね
により、円周方向一方向に弾性的に押圧している。従っ
て、上記間筒２６が所定方向に回転する場合には、上記
各ローラ２９、２９が上記カム面に食い込む事なく、こ
の間筒２６の回転を許容する。これに対して、上記間筒
２６が上記所定方向とは反対方向に回転すると、上記各
ローラ２９、２９が上記カム面に食い込み、上記間筒２
６がハウジング１の内側で回転しなくなる。

【００１５】更に、上記間筒２６の軸方向一端部（図８
〜９の右端部）外周面には、外向フランジ状の鍔部３０
を形成し、この鍔部３０の片面（図８〜９の右側面）
を、上記間筒２６の軸方向一端面としている。そして、
この鍔部３０の片面と上記間座２２との間に、摩擦プレ
ート３１を挟持している。この摩擦プレート３１は、少
なくとも軸方向両側面を摩擦係数の大きな材料により造
られて、相手面である前記間座２２の片面（図８〜９の
左面）及び上記間筒２６の軸方向一端面である上記鍔部
３０の片面と摩擦係合する。但し、摩擦係合状態を一定
にする為、間座２２と間筒２６とが相対回転した状態で
は、何れか一方の摩擦係合面が摺動（相対変位）し、他
方の摩擦係合面が相対変位しない様にする。従って、一
方の対向面（例えば、間座２２の片面と摩擦プレート３
１の片面）は接着しても良い。この場合、接着する側の
面の摩擦係数は特に問わない事は勿論である。

【００１６】上述の様に構成される先発明のリニアアク
チュエータは、前述の様に、前記ハウジング１の基端部
に形成したねじ孔２、２に螺合したボルトにより、この
ハウジング１を揺動自在に支持する。又、前記出力軸１
６の先端部に形成した変位側取付部３２を変位軸に、そ
れぞれ枢支する。この変位軸は上記ボルトに近づく方向
に変位する傾向となっているので、この先発明のリニア
アクチュエータは、上記出力軸１６に圧縮方向のスラス
ト荷重が加わる状態で使用される。この様に組み付けら
れた状態で先発明のリニアアクチュエータは、次の様に
作用する事により、前記手動ハンドル１１の回転方向に
基づいて上記出力軸１６を軸方向に亙り変位させる。

【００１７】先ず、上記手動ハンドル１１を所定方向に
回転させ、上記出力軸１６を上記スラスト荷重に抗し変
位させる事により、リニアアクチュエータを伸長させる
際の作用に就いて説明する。この場合には自在継手７を
介して回転軸３が所定方向に回転し、ローラクラッチ２
７はロックする事なく、間筒２６はハウジング１に対し
て回転自在である。従ってこの状態では、間筒２６と摩
擦プレート３１と間座２２とは回転軸３と共に回転し、
これら各部材２６、３１、２２の存在がこの回転軸３の
回転に対し抵抗とはならない。又、ローラクラッチ２７
はラジアルニードル軸受の如く作用して、上記間筒２６
の回転を許容する。従って、一方向クラッチであるロー
ラクラッチ２７の存在も、回転軸３の回転に対し抵抗と
はならない。

【００１８】この結果、上記手動ハンドル１１の回転に
伴って上記回転軸３が、所定方向に円滑に回転する。そ
して、この回転軸３のボールねじ部１２に螺合したボー
ルナット１３が、このボールねじ部１２の先端方向（図
８〜９の右方向）に変位し、上記出力軸１６を上記スラ
スト荷重に抗して変位させる。この際、上述の様に、逆
転防止機構を構成する上記間筒２６と摩擦プレート３１
と間座２２とローラクラッチ２７との存在が、出力軸１
６を変位させる事に対して抵抗とはならない。従って、
上記手動ハンドル１１の駆動力は、上記出力軸１６を変
位させる事に有効に使われる。この結果、作業者が手動
ハンドル１１に加える力を徒に大きくしなくても、十分
にリニアアクチュエータを伸長させる事ができる。

【００１９】次に、上記手動ハンドル１１を停止させた
状態では、上記スラスト荷重に基づいて出力軸１６から
ボールナット１３、複数のボール１４、１４を介してボ
ールねじ部１２に加わる力により、上記回転軸３が上記
所定方向とは反対方向に回転する傾向となる。同時に上
記間筒２６が、この回転軸３と同方向に回転する傾向と
なる。この結果、上記ローラクラッチ２７がロックし、
上記間筒２６がハウジング１に対して回転しなくなる。
この状態では、上記回転軸３を回転させる為には、例え
ば上記摩擦プレート３１の側面と相手面である前記鍔部
３０の片面とを滑らせる必要がある。従って、これら摩
擦プレート３１の側面と鍔部３０の片面との間の摩擦係
数を設計的に定められる所望値に規制する事により、上
記スラスト荷重に基づいて上記回転軸３が回転する事を
防止できる。

【００２０】更に、上記手動ハンドル１１を、上記所定
方向とは反対方向に回転させた状態で上記回転軸３に
は、上記スラスト荷重に基づいて加わるトルクに加え
て、上記手動ハンドル１１から自在継手７を介して伝達
されるトルクが、上記反対方向に加わる。従って上記手
動ハンドル１１は、上記摩擦プレート３１の側面と鍔部
３０の片面との間に作用する摩擦力に抗して回転する。
この際、この摩擦力が上記手動ハンドル１１の回転に対
する抵抗となるので、この手動ハンドル１１の回転が急
激に行なわれる事が防止される。従って、上記摩擦プレ
ート３１の側面と鍔部３０の片面との間の摩擦係数を適
正値にすれば、リニアアクチュエータの伸長だけでなく
収縮を円滑に行なわせる事ができる。

【００２１】上記摩擦プレート３１の側面と鍔部３０の
片面との間の摩擦係数の設定方法は次の通りである。
尚、以下の説明で使用する符号の意味は、それぞれ次の
通りである。又、この説明に使用する図１０では、間筒
２６を厚肉円筒状に形成しているが、この間筒２６の作
用自体は、図８〜９に示したものと同様である。 Ｆ ： 出力軸１６に圧縮方向に加わるスラスト荷重 μ ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との間の摩擦
係数 Ｄ ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との接触部の
平均直径 Ｌ ： ボールねじのリード Ｔ ： リニアアクチュエータを伸長させる為に、回転
軸３に加えるべき作動トルク Ｔ´： 圧縮方向のスラスト荷重に基づいて回転軸３に
加わるトルク Ｔ_b ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との間の摩擦
に基づくブレーキトルク η ： 手動ハンドル１１の正転時に於けるボールねじ
の伝達効率 η´： 手動ハンドル１１の逆転時に於けるボールねじ
の伝達効率

【００２２】 Ｔ＝（Ｆ・Ｌ）／（２・π・η） −−− （１） であり、 Ｔ´＝（Ｆ・Ｌ・η´）／（２・π） −−− （２） であり、 Ｔ_b ＝（μ・Ｆ・Ｄ）／２ −−− （３） である。手動ハンドル１１から手を離した状態でも、リ
ニアアクチュエータの全長がスラスト荷重により縮まら
ない為には、 Ｔ_b ＞Ｔ´ −−− （４） である必要がある。又、作業者が手動ハンドル１１に加
えるトルクを小さく抑える為には、リニアアクチュエー
タの全長を収縮させる際に手動ハンドル１１に加えるべ
きトルクを、伸長させる際に手動ハンドル１１に加える
べきトルク以下にする事が好ましい。又、リニアアクチ
ュエータの収縮時に手動ハンドル１１に加えるべきトル
クは、（Ｔ_b −Ｔ´）に比例する。従って、 Ｔ≧（Ｔ_b −Ｔ´） −−− （５） である事が好ましい。（４）（５）式をまとめると、 Ｔ＋Ｔ´≧Ｔ_b ＞Ｔ´ −−− （６） となる。更にこの（６）式に前記（１）〜（３）式を代
入すると、 （Ｌ／π・Ｄ）・｛η´＋（１／η）｝≧μ＞（Ｌ・η´）／（π・Ｄ） −−− （７） 例えば、介護用ベッドに組み込まれるリニアアクチュエ
ータの場合には、Ｌ≒５mm、Ｄ≒２０mm、η≒η´≒
０．９程度のものが造られる。この条件を上記（７）式
に代入すると、 ０．１６≧μ＞０．０７ −−− （８） とする事により、手動ハンドル１１に加えるべきトルク
を小さくして、しかもこの手動ハンドル１１から手を離
した状態で収縮する事のないリニアアクチュエータを構
成できる事が分る。

【００２３】尚、図８〜１０の例は、リニアアクチュエ
ータに圧縮方向の荷重が加わる場合を示しているが、構
成各部材の軸方向に亙る配列順序を図８〜１０とは逆に
する事により、引っ張り方向に亙るスラスト荷重が加わ
る部分にも使用できる。更には、軸方向に亙る配列順序
を互いに逆方向にした構成各部材を２組設ける事によ
り、両方向のスラスト荷重が加わる部分にも使用でき
る。これらは何れも、前記特願平７−１３９６９９号に
開示されている。又、伸縮作業を電動式に行なわせる構
造も、特願平７−１２３７２１号に記載されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する、先発明に係るリニアアクチュエータは、前述の
従来から知られた構造が有する不都合を何れも解消する
事ができる。但し、より実用性を高める為には、小型軽
量化を図れる構造にする事が望まれる。即ち、先発明の
構造の場合には、回転軸３を軸方向に変位させずにボー
ルナット１３を軸方向に変位させ、このボールナット１
３にその基端部を結合固定した円筒状の出力軸１６を押
し引きする構造である為、リニアアクチュエータ全体と
して直径が大きくなり、大型化する。

【００２５】又、上記回転軸３を回転駆動する為の入力
部と上記ボールナット１３とを、軸方向にずらせた状態
で配置する必要がある為、この面からもリニアアクチュ
エータが大型化する。例えば、リニアアクチュエータを
電動式とする場合には、電動モータにより上記回転軸３
を、ウォーム減速機等の減速機を介して回転駆動させる
必要があるが、上記先発明に係る構造の場合には、ウォ
ーム減速機を構成するウォーム車を、上記回転軸３の一
部で上記ボールナット１３から軸方向にずれた位置に設
けなければならない。この為、上記回転軸３の長さ寸法
が、得られるストロークに比べて長くなり、リニアアク
チュエータが、外径寸法だけでなく長さ寸法も大きくな
る。本発明のリニアアクチュエータは、この様な事情に
鑑みて発明したものである。

【００２６】

【課題を解決する為の手段】本発明のリニアアクチュエ
ータは、ハウジングと、ボールナットと、出力軸と、ボ
ールねじ部と、ギヤと、間筒と、第二の転がり軸受と、
摩擦プレートと、一方向クラッチとを備える。このう
ち、上記ボールナットは、上記ハウジングの内側に、第
一の転がり軸受を介して、回転のみ自在に支持してい
る。又、上記出力軸は、上記ボールナットの内側に、軸
方向に亙る変位のみ自在に挿通している。又、上記ボー
ルねじ部は、上記出力軸の途中に設けて、複数のボール
を介して、上記ボールナットと螺合している。又、上記
ギヤは、上記ボールナットの外周面に固設して、このボ
ールナットを回転駆動する為の減速機を構成する。又、
上記間筒は、上記出力軸の周囲で上記ボールナットから
軸方向にずれた位置に、この出力軸に対する回転を自在
に支持している。又、上記第二の転がり軸受は、上記間
筒と上記ハウジングとの間に設けて、この間筒に加わる
スラスト荷重を支承しつつ、この間筒の回転を許容す
る。又、上記摩擦プレートは、上記間筒の一部と上記ボ
ールナットの一部との間で、軸方向に亙り挟持してい
る。更に、上記一方向クラッチは、上記間筒の外周面と
上記ハウジングの内周面との間に設けて、上記スラスト
荷重に基づいて上記間筒が回転しようとする際にロック
する。

【００２７】

【作用】上述の様に構成される本発明のリニアアクチュ
エータは、出力軸に対してスラスト荷重が加わる状態で
組み付ける。そして、次の様に作用する事により、減速
機からボールナットに付与された回転力の方向に基づい
て、出力軸を軸方向に変位させる。先ず、上記減速機を
介してボールナットを所定方向に回転させ、上記出力軸
を上記スラスト荷重に抗して変位させる際の作用に就い
て説明する。この際には、上記ボールナットを所定方向
に回転させると、一方向クラッチはロックする事なく、
間筒はハウジングに対して回転する。従ってこの状態で
は、間筒と摩擦プレートとはボールナットと共に回転
し、これら各部材の存在がこのボールナットの回転に対
して抵抗にならない。この結果、上記ボールナットが、
所定方向に円滑に回転する。そして、その中間部に設け
たボールねじ部を上記ボールナットに螺合させた出力軸
が、上記スラスト荷重に抗して軸方向に変位する。次
に、上記ボールナットを停止させた状態では、上記スラ
スト荷重に基づいて出力軸のボールねじ部から複数のボ
ールを介してボールナットに加わる力により、上記ボー
ルナットが上記所定方向と反対方向に回転する傾向とな
る。同時に上記間筒が、このボールナットと同方向に回
転する傾向となる。この結果、上記一方向クラッチがロ
ックし、上記間筒がハウジングに対して回転しなくな
る。この状態で上記ボールナットを回転させる為には、
上記摩擦プレートの側面と相手面とを滑らせる必要があ
る。従って、これら摩擦プレートの側面と相手面との間
の摩擦係数を、前述の様にして設計的に定められる所望
値に規制すれば、上記スラスト荷重に基づいて上記ボー
ルナットが回転する事を防止できる。次に、上記減速機
を介して上記ボールナットを、上記所定方向と反対方向
に回転させた状態では、上記ボールナットに、上記スラ
スト荷重に基づいて加わるトルクに加えて、上記減速機
を介して加えられるトルクが、上記反対方向に加わる。
従って上記ボールナットは、上記摩擦プレートの側面と
相手面との間に作用する摩擦力に抗して回転する。この
際、この摩擦力が上記ボールナットの回転に対する抵抗
となるので、このボールナットが急激に回転する事が防
止される。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。本発明のリニアアクチュエータ
は、ハウジング３３と、ボールナット１３ａと、出力軸
５１と、ボールねじ部１２と、ギヤであるウォームホイ
ール３４と、間筒２６ａと、第二の転がり軸受である深
溝型の玉軸受４ａと、摩擦プレート３１と、一方向クラ
ッチであるローラクラッチ２７とを備える。

【００２９】このうちのボールナット１３ａは、上記ハ
ウジング３３の内側に、第一の転がり軸受である深溝型
の玉軸受３５を介して、回転のみ自在に支持している。
即ち、上記ハウジング３３の先端側（図１の右端側）に
円輪状の蓋体３６を螺合固定し、この蓋体３６の外周縁
部に形成した円筒部３７の内周面に上記玉軸受３５を構
成する外輪を内嵌固定し、上記ボールナット１３ａの先
端部（図１の右端部）に上記玉軸受３５を構成する内輪
を外嵌固定している。この様にして上記ボールナット１
３ａを上記ハウジング３３の内側に、回転のみ自在に支
持している。

【００３０】又、上記出力軸５１は、上記ボールナット
１３ａの内側に、軸方向（図１の左右方向、図２の表裏
方向）に亙る変位のみ自在に挿通している。即ち、この
出力軸５１は、上記ボールナット１３ａ及び上記ハウジ
ング３３を挿通して、その両端部（図１の左右方向両端
部）を、このハウジング３３の両端開口から突出させて
いる。そして、この出力軸５１の基端部（図１の左端
部）にはストッパ３８を螺合固定し、同じく先端部（図
１の右端部）には接合用フランジ３９を、ピン４０によ
り結合固定している。この接合用フランジ３９は、ねじ
等により、図示しない相手部材に接合する。この状態で
上記出力軸５１はこの相手部材に対して、軸方向に亙る
変位のみ自在（回転不能）に接合される。又、この出力
軸５１にはこの相手部材から、圧縮方向（図１の左方
向）のスラスト荷重が加えられる。

【００３１】又、上記ボールねじ部１２は、上記出力軸
５１の途中に設けており、複数のボール１４、１４を介
して、上記ボールナット１３ａと螺合している。尚、こ
のボールナット１３ａには、上記ボール１４、１４を循
環させる為のチューブ４１を付設している。この部分の
構成及び作用に就いては、従来から周知のボールねじ機
構と同様である。

【００３２】又、前記ウォームホイール３４は、上記ボ
ールナット１３ａの外周面に固設され、このボールナッ
ト１３ａを回転駆動する為のウォーム減速機４２を構成
する。即ち、上記ボールナット１３ａの外周面には上記
ウォームホイール３４を、締まり嵌めにより外嵌固定
し、更に必要に応じて、キー等により上記ボールナット
１３ａに対する回転を防止している。一方、上記ウォー
ムホイール３４と噛合する事により、ウォーム減速機４
２を構成するウォーム４３は、上記出力軸５１に対し捩
れの位置関係で配置している。そして、このウォーム４
３の軸方向両端部（図２の左右両端部）は、１対の玉軸
受４４、４４により前記ハウジング３３の内側に、回転
のみ自在に支持している。この様なウォーム４３の基端
部（図２の右端部）に形成した切り割り４５には、電動
モータ５０の回転駆動軸４６の先端部（図２の左端部）
に形成した扁平部４７を係合させている。従って上記ボ
ールナット１３ａは、上記電動モータ５０への通電状態
を切り換える事により、上記ウォーム減速機４２を介し
て、任意の方向に回転駆動自在である。

【００３３】又、前記間筒２６ａは、上記出力軸５１の
周囲で上記ボールナット１３ａから軸方向（図１の左方
向）にずれた位置に、この出力軸５１に対する回転を自
在に支持している。即ち、上記ボールナット１３ａの基
端部（図１の左端部）に形成した円筒部４８の周囲に上
記間筒２６ａの先端部（図１の右端部）を、滑り軸受２
４ａを介して、回転自在に支持している。又、この間筒
２６ａと前記ハウジング３３との間には、前記第二の転
がり軸受である玉軸受４ａを設けている。上記間筒２６
ａの先端部外周面には鍔部３０ａを形成しており、上記
間筒２６ａに外嵌した上記玉軸受４ａの内輪の端面を、
この鍔部３０ａに突き当てている。又、上記ハウジング
３３の内周面には段部４９を形成しており、このハウジ
ング３３に内嵌した上記玉軸受４ａの外輪の端面を、上
記段部４９に突き当てている。従って上記玉軸受４ａ
は、上記間筒２６ａに（図１の左方向に）加わるスラス
ト荷重を支承しつつ、この間筒２６ａの回転を許容す
る。

【００３４】又、前記摩擦プレート３１は、上記間筒２
６ａの先端部外周面に形成した上記鍔部３０ａと、上記
ボールナット１３ａの中間部に外嵌固定した円輪状の間
座２２ａとの間で、軸方向（図１の左右方向）に亙り挟
持している。この摩擦プレート３１と相手面との摩擦係
数は、前述の図１０で説明した先発明の場合と同様にし
て、設計的に定める。

【００３５】更に、前記ローラクラッチ２７は、上記間
筒２６ａの基端部（図１の右半部）外周面と上記ハウジ
ング３３の内周面との間に設けている。即ち、このロー
ラクラッチ２７は、内周面をカム面とした外輪２８と、
複数のローラ２９、２９と、これら複数のローラ２９、
２９を円周方向一方向に押圧するばねを備えた保持器
（図示省略）とから構成している。この様なローラクラ
ッチ２７は、前記スラスト荷重に基づいて上記間筒２６
ａが回転しようとする際にロックする。

【００３６】上述の様に構成される本発明のリニアアク
チュエータは、前述した様に、出力軸５１に対して圧縮
方向のスラスト荷重が加わる状態で組み付ける。そし
て、次の様に作用する事により、ウォーム減速機４２か
らボールナット１３ａに付与する回転力の方向に基づい
て、出力軸５１を軸方向に変位させる。

【００３７】先ず、前記電動モータ５０への通電に基づ
き、上記ウォーム減速機４２を介してボールナット１３
ａを所定方向に回転させ、上記出力軸５１を上記スラス
ト荷重に抗して変位させる際の作用に就いて説明する。
この際には、上記ウォーム減速機４２を介してボールナ
ット１３ａを所定方向に回転させると、ローラクラッチ
２７はロックする事なく、間筒２６ａはハウジング３３
に対して回転する。従ってこの状態では、間筒２６ａと
摩擦プレート３１とは、間座２２ａ及びボールナット１
３ａと共に回転し、これら各部材２６ａ、３１、２２ａ
の存在が、このボールナット１３ａの回転に対して抵抗
にならない。この結果、上記ボールナット１３ａが、所
定方向に円滑に回転する。

【００３８】そして、その中間部に設けたボールねじ部
１２を上記ボールナット１３ａに螺合させた出力軸５１
が、上記スラスト荷重に抗して軸方向（図１の右方向）
に変位する。この結果、リニアアクチュエータが伸長す
る（全長が延びる）。上記スラスト荷重に抗しての上記
出力軸５１の変位は、前記ストッパ３８と上記ハウジン
グ３３の基端面（図１の左端面）とが衝合する事により
停止する。即ち、これらストッパ３８と上記基端面とが
衝合した状態では、上記電動モータ５０に流れる電流が
増大する。そこで、この電流の増大を検知してこの電動
モータ５０への通電を停止すれば、特にリミットスイッ
チ等を設けなくても、リニアアクチュエータが伸長し切
った状態で、上記電動モータ５０への通電停止を行なえ
る。

【００３９】次に、上記ボールナット１３ａを停止させ
た状態では、前記接合用フランジ３９を介して加わる圧
縮方向のスラスト荷重に基づき、上記出力軸５１のボー
ルねじ部１２から複数のボール１４、１４を介してボー
ルナット１３ａに加わる力により、このボールナット１
３ａが上記所定方向とは反対方向に回転する傾向とな
る。同時に上記間筒２６ａが、前記間座２２ａ及び摩擦
プレート３１を介して、上記ボールナット１３ａと同方
向に回転する傾向となる。この結果、上記ローラクラッ
チ２７がロックし、上記間筒２６ａがハウジング３３に
対して回転しなくなる。この状態では、上記ボールナッ
ト１３ａを回転させる為には、上記摩擦プレート３１の
側面と相手面とを滑らせる必要がある。従って、これら
摩擦プレート３１の側面と相手面との間の摩擦係数を、
前述の様にして設計的に定められる所望値に規制する事
により、上記スラスト荷重に基づいて上記ボールナット
１３ａが回転する事を防止できる。即ち、この状態でリ
ニアアクチュエータは、上記圧縮方向のスラスト荷重に
拘らず、収縮する事がない。

【００４０】次に、上記ウォーム減速機４２を介して上
記ボールナット１３ａを、上記所定方向と反対方向に回
転させた状態では、上記ボールナット１３ａに、上記ス
ラスト荷重に基づいて加わるトルクに加えて、上記ウォ
ーム減速機４２を介して加えられるトルクが、上記反対
方向に加わる。従って上記ボールナット１３ａは、上記
摩擦プレート３１の側面と相手面との間に作用する摩擦
力に抗して回転する。そして、前記出力軸５１が上記ハ
ウジング３３内に引き込まれて、リニアアクチュエータ
が収縮する。この際、この摩擦力が上記ボールナット１
３ａの回転に対する抵抗となるので、このボールナット
１３ａが急激に回転する事が防止され、上記リニアアク
チュエータの収縮は緩徐に行なわれる。

【００４１】上記スラスト荷重及び電動モータ５０への
通電に基づく上記出力軸５１の変位は、前記接合用フラ
ンジ３９と前記蓋体３６とが衝合する事により停止す
る。即ち、これら接合用フランジ３９と蓋体３６とが衝
合した状態では、上記電動モータ５０に流れる電流が増
大する。そこで、この電流の増大を検知してこの電動モ
ータ５０への通電を停止すれば、特にリミットスイッチ
等を設けなくても、リニアアクチュエータが収縮し切っ
た状態で、上記電動モータ５０への通電停止を行なえ
る。

【００４２】次に、図３は、本発明の実施の形態の第２
例を示している。本例の場合には、ボールナット１３ａ
を、それぞれが第一の転がり軸受である１対の深溝型の
玉軸受３５、３５を介してハウジング３３ａの内側に、
回転のみ自在に支持している。又、間筒２６ｂはハウジ
ング３３ａの基半部（図３の左半部）内側に、一方向ク
ラッチであるローラクラッチ２７により、一方向の回転
のみ自在に支持している。この間筒２６ｂの内周面と出
力軸５１の外周面との間には隙間を介在させている。そ
して、上記間筒２６ｂの基端面（図３の左端面）と、上
記ハウジング３３ａの基端部内周面に形成した鍔部５２
の側面との間に、第二の転がり軸受であるスラストニー
ドル軸受５３を設けて、上記間筒２６ｂの回転を許容し
つつ、この間筒２６ｂに加わるスラスト荷重を支承自在
としている。又、上記間筒２６ｂには、上述した第１例
の場合の様な鍔部３０ａ（図１）は形成せず、摩擦プレ
ート３１は、この間筒２６ｂの先端面（図３の右端面）
と間座２２ｂとの間で軸方向（図３の左右方向）に亙り
挟持している。

【００４３】又、本例の場合には、上記ハウジング３３
ａの基端部外周面に結合筒５４の先端部（図３の右端
部）を螺合固定し、この結合筒５４の基端部（図３の左
端部）に結合ブラケット５５を嵌合固定している。出力
軸５１の基半部は、上記結合筒５４に覆われて、外部に
は露出しない。更に、本例の場合にも、上記出力軸５１
の基端部（図３の左端部）にストッパ３８ａを、先端部
（図３の右端部）には接合用ブラケット５６を、それぞ
れ固定している。その他の構成及び作用は、前述した第
１例の場合とほぼ同様である。

【００４４】次に、図４〜６は、本発明の実施の形態の
第３例を示している。前述した第１例及び上述した第２
例が何れも、ウォーム減速機４２を構成するウォーム４
３を電動モータ５０（図２参照）により回転駆動する様
に構成していたのに対して、本例の場合には、手動ハン
ドルにより、上記ウォーム４３を回転駆動する様に構成
している。この為に本例の場合には、上記ウォーム４３
を構成するウォーム軸５７の基端部（図５の右端部）で
ハウジング３３ｂから突出した部分に、図６に示す様な
四角柱部５８を形成し、この四角柱部５８に、図示しな
い手動ハンドルの基端部を嵌合固定自在としている。リ
ニアアクチュエータを伸縮させる際には、この四角柱部
５８にその基端部を外嵌した手動ハンドルを回転させ、
上記ウォーム減速機４２を介してボールナット１３ａを
所望方向に回転させる。上記ウォーム４３を駆動させる
機構が、電動モータ５０から手動ハンドルに変わった以
外の構成及び作用は、前述した第１例の場合と同様であ
る。

【００４５】次に、図７は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。上述した各例の場合、ボールナット１
３ａの外周面に固設したウォームホイール３４の直径方
向内側に、ボール１４、１４を循環させる為のチューブ
４１を配設していた。これに対して本例の場合には、ボ
ールナット１３ｂの外周面に固設したウォームホイール
３４と上記チューブ４１とを、軸方向（図７の左右方
向）に亙りずらせている。その他の構成及び作用は、上
述した何れかの実施の形態と同じである。

【００４６】

【発明の効果】本発明のリニアアクチュエータは以上に
述べた通り構成され作用するので、先発明と同様に、小
型且つ軽量で、しかも回転軸を回転させる為に要する力
が小さくて済むリニアアクチュエータを安価に提供でき
る。更に、本発明のリニアアクチュエータは、外径寸法
並びに軸方向に亙る長さ寸法を、上記先発明の場合より
も小さくしてより小型軽量化を図る事ができて、リニア
アクチュエータを組み込んだ各種装置の実用性向上を図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す断面図。

【図４】同第３例を示す断面図。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。

【図６】図５のＣ矢視図。

【図７】本発明の実施の形態の第４例を示す部分断面
図。

【図８】先発明の構造の１例を示す断面図。

【図９】図８のＤ部拡大図。

【図１０】摩擦係数の設定方法を説明する為の部分断面
図。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ ねじ孔 ３ 回転軸 ４、４ａ 玉軸受 ５ 外輪 ６ 止め輪 ７ 自在継手 ８ ヨーク ９ スプリングピン １０ ヨーク １１ 手動ハンドル １２ ボールねじ部 １３、１３ａ、１３ｂ ボールナット １４ ボール １５ 結合筒部 １６ 出力軸 １７ カバー １８ 突条 １９ 凹溝 ２０ バンド ２１ 段部 ２２、２２ａ、２２ｂ 間座 ２３ 円筒部 ２４、２４ａ 滑り軸受 ２５ 内輪 ２６、２６ａ、２６ｂ 間筒 ２７ ローラクラッチ ２８ 外輪 ２９ ローラ ３０、３０ａ 鍔部 ３１ 摩擦プレート ３２ 変位側取付部 ３３、３３ａ、３３ｂ ハウジング ３４ ウォームホイール ３５ 玉軸受 ３６ 蓋体 ３７ 円筒部 ３８、３８ａ ストッパ ３９ 接合用フランジ ４０ ピン ４１ チューブ ４２ ウォーム減速機 ４３、４３ａ ウォーム ４４ 玉軸受 ４５ 切り割り ４６ 回転駆動軸 ４７ 扁平部 ４８ 円筒部 ４９ 段部 ５０ 電動モータ ５１ 出力軸 ５２ 鍔部 ５３ スラストニードル軸受 ５４ 結合筒 ５５ 結合ブラケット ５６ 接合用ブラケット ５７ ウォーム軸 ５８ 四角柱部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、このハウジングの内側に
   第一の転がり軸受を介して回転のみ自在に支持されたボ
   ールナットと、このボールナットの内側に、軸方向に亙
   る変位のみ自在に挿通された出力軸と、この出力軸の途
   中に設けられ、複数のボールを介して上記ボールナット
   と螺合したボールねじ部と、上記ボールナットの外周面
   に固設され、このボールナットを回転駆動する為の減速
   機を構成するギヤと、上記出力軸の周囲で上記ボールナ
   ットから軸方向にずれた位置に、この出力軸に対する回
   転を自在として支持された間筒と、この間筒と上記ハウ
   ジングとの間に設けられ、この間筒に加わるスラスト荷
   重を支承しつつこの間筒の回転を許容する第二の転がり
   軸受と、上記間筒の一部と上記ボールナットの一部との
   間で軸方向に亙り挟持された摩擦プレートと、上記間筒
   の外周面と上記ハウジングの内周面との間に設けられ
   て、上記スラスト荷重に基づいて上記間筒が回転しよう
   とする際にロックする一方向クラッチとを備える事を特
   徴とするリニアアクチュエータ。