JP2003529731A - アクチュエータ - Google Patents

アクチュエータ

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JP2003529731A
JP2003529731A JP2001572778A JP2001572778A JP2003529731A JP 2003529731 A JP2003529731 A JP 2003529731A JP 2001572778 A JP2001572778 A JP 2001572778A JP 2001572778 A JP2001572778 A JP 2001572778A JP 2003529731 A JP2003529731 A JP 2003529731A
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アブラハムセン、ヨン
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リナック エー／エス
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Abstract

(57)【要約】 伝動機構を介して、回転式アームや長手方向に移動可能なロッド等の作動要素(activation element)を駆動する電気モーターを含むアクチュエータである。伝動機構は少なくとも２つの伝動段階を有し、その第１段階はウォーム駆動であり、第２段階はクラウン・ベベル歯車（５；４ａ，４ｂ）によって構成され、ベベル歯車（４ａ，４ｂ）はウォーム歯車（３ａ，３ｂ）に駆動され、クラウン歯車（５）は出力部（１５）を有する。この伝導機構は、クラウン歯車（５）の軸がウォーム（２）の延長線上に配置されるように構成される。この結果、高いギヤ比で比較的コンパクトな伝導機構が達成され、またウォーム歯車、クラウン及びベベル歯車をプラスチックで形成することにより、伝導時のノイズも比較的抑えることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、伝動機構を介して、例えば回転式アームや長手方向に移動可能なロ
ッド等の作動要素(activation element)を駆動する電気モーターを含むとともに
、前記伝動機構が少なくとも２つの伝動段階を有し、その第１段階はウォームと
ウォーム歯車が構成するウォーム駆動から成る構成のアクチュエータに関する。
【０００２】 アクチュエータは、特にベッド、ルースマットレスサポート(loose mattress
support)、病人用ベッド、病院用ベッド、看護器具、車のシート、工業機械等を
含む家具や備品の移動及び位置の調節に用いられる。直線型アクチュエータの例
は、欧州特許公開第647 799号(出願人：Linak A/S)及び欧州特許公開第662 573
号(出願人：Linak A/S)、ドイツ特許公開第38 42 078号(出願人：Niko Gesellsc
haft fur Antriebstechnik GmbH)及び国際特許公開第WO99/16333号(出願人：Inv
entions & Developments Holland B.V.)に開示されており、回転式アクチュエー
タについては、例えばドイツ実用新案第298 02 384号(出願人：Recticel Intern
ationale Bettsysteme GmbH)において、背もたれ部及び／又は足置き部を調節す
るための回転式アクチュエータを内蔵するマットレスサポートが開示されている
。
【０００３】 通常、付属する電気装置には低電圧の装置が用いられ、主としてアクチュエー
タは２４ボルトのＤＣモーター（直流電動機）によって駆動される。従来のモー
ターの抱える問題は、モーター回転数が比較的高いのに比べてアクチュエータの
動作は非常に遅いため、ギヤ比を高くする必要があることである。例えば、モー
ターの回転数が毎分約３０００回転であるのに対して、アクチュエータの一連の
動きには約３０秒、もしくは６０秒もの時間がかかる場合がある。大幅な減速比
を達成するために種々な解決策が提案されているが、コストがかかる、サイズが
大きくなる、機能が十分に安定しない、ノイズが出る等、いずれかの問題を抱え
る。
【０００４】 本発明の目的は、上記問題点のうちの１つ又は複数を解決するアクチュエータ
を提供することである。
【０００５】 この目的は、本発明に従い、第１段落に述べたタイプのアクチュエータにおい
て、後続の伝動機構がクラウン歯車及びベベル歯車によって構成されており、ベ
ベル歯車はウォーム歯車によって駆動され、クラウン歯車は出力部を有し、その
出力部がウォームの同一線上又は略同一線上、もしくは平行状に設けられる構成
を成すことよって達成される。これにより、高いギヤ比でありながら比較的コン
パクトな伝動機構を有し、更にウォーム歯車をプラスチック製にすることでかな
りのノイズを抑えることが可能な、アクチュエータを提供することができる。単
純な構造の金型、つまり２枚合わせのプラスチック用金型によってクラウン歯車
及びベベル歯車を形成してもよく、そうすることにより製造費を抑えることが可
能になる。
【０００６】 伝動機構において、最初のウォーム・ベベル歯車ユニットとは全く逆の方向に
、ウォーム・ベベル歯車のユニットをもう１組配置することにより、力をバラン
スよく分散させることができる。ウォームとクラウン歯車の安定化及び力の分散
により伝達動力の増大化、寸法の縮小化、材料選択肢の多様化が可能になる。
【０００７】 実施形態において、ウォーム歯車及びベベル歯車を一体的に形成することによ
り、この２つが適切な形で結合されることを確実にし、また、取付けを容易にす
る。ウォーム歯車及びベベル歯車はプラスチック製であり、２枚合わせ式の射出
成形装置によって、１つの部材として形成される。
【０００８】 別の実施形態では、モーターハウジングにフロントカバーが取付けられ、カバ
ーにウォームの自由端がはめ込まれる構成であり、カバーには更にウォーム歯車
・ベベル歯車ユニットを備え付けるためのシャフト及びクラウン歯車を受けるた
めのシャフトが設けられている。この構成が、取付けの側面において利点となる
のは明らかである。
【０００９】 クラウン歯車の出力部は、歯付き歯車として同軸上に形成され、遊星歯車機構
を構成する際に太陽歯車として機能する。また、ここでもクラウン歯車及び歯付
き歯車が一体化形成されていることが望ましい。
【００１０】 実施形態において、クラウン歯車を受けるシャフトには軸受ブシュが設けられ
ており、ウォームもまた、その端部が前方部材についている軸受ブシュに取り付
けられることが望ましい。
【００１１】 ウォーム歯車、ベベル歯車及び出力部としての歯付き歯車を有するクラウン歯
車をプラスチックで形成することにより、製造コストを抑え、ノイズを減らすこ
とができる。
【００１２】 次に、添付図面を参照して、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１３】 図１及び２に示す実施形態は、モーターシャフトの同一線上にウォーム２を有
する、１２又は２４ボルトのＤＣモーター１を備える構成になっている。ウォー
ム２はスチール製であり、プラスチックで連一体として成形されたウォーム歯車
３及びベベル歯車４を駆動する。ベベル歯車４は、同じくプラスチック製のクラ
ウン歯車５を駆動する。クラウン歯車は、後続の伝動機構に力を伝達する出力部
を有する。ウォーム歯車，ベベル歯車のユニット及びクラウン歯車は、ハウジン
グやアクチュエータの枠内に取付けてもよいが、以下の例のようにモーターに取
付けるのが望ましい。
【００１４】 ここで使用されるベベル歯車及びクラウン歯車は円筒型であるが、これらは円
錐型でもよい。歯の形は、特定の要件に合わせて、一般的な直線型、スキュー(
斜め)型、螺旋型、ハイポイド型等、いずれかを用いればよい。
【００１５】 図３の実施形態では、同じ部品には同じ参照番号が用いられており、先述した
実施形態と同様に１２もしくは２４ボルトのＤＣモーター、又はその他のサーボ
モータ１を備える。先述した実施形態とは異なり、ここでは正反対の向きに配置
される２組のウォーム・ベベル歯車ユニット３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂを備える
ことにより、力を分散し、歯車の負担を減らし、ウォーム及びクラウン歯車が外
側へ曲がるのを防ぐという利点が得られる。
【００１６】 図４に示すように、ここではモーターハウジングに、軽量金属材で形成された
フロントカバー７が設けられている。このカバー７は、それぞれにシャフト９ａ
，９ｂが配された、前方へ突出する２つのブラケット８ａ，８ｂを備えており、
シャフトにはウォーム・ベベル歯車ユニット３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂが、ロッ
クリングをシャフトの端部の溝にはめることにより固定される。シャフト９ａ，
９ｂはスチール製であり、その端部をブラケットに設けられた収容部９ａ’には
め込むことで固定される。
【００１７】 また、ブラケット８ａ，８ｂの前方部は、その間にあるシリンダ１０に結合し
ている。シリンダのモーター側の端部には穴があり、ウォーム２の端部をはめ込
むための軸受ブシュ１１が挿入されている。ウォームは、２つのウォーム歯車３
a，３ｂの間に挟まれ安定させられることに加え、その端部がはめ込まれること
により、撓み変形が防止される。
【００１８】 前方へ延びるシャフト１２は、モーターシャフトの延長線上にあり、シリンダ
１０のもう一つの端部に配される。ここでのシャフト１２はスチール製で、シリ
ンダに対して着脱可能であり、シリンダの穴の中に固定されているが、図５に示
されるように、シャフトはシリンダと一体化していてもよい。軸受ブシュ１３は
シャフトにはめ込まれ、長手方向の溝部によって回転をしないように固定される
と同時に、ブシュはシャフトに止め座金１４によっても固定される。
【００１９】 クラウン歯車１５と一体成形された歯付き歯車１５は、後続する遊星歯車機構
において太陽歯車として機能する。太陽歯車１５全体が、クラウン歯車にとって
の格別に長い軸受面となる。軸受ブシュのカラー(collar)１６を太陽歯車の端部
にある溝部１７にはめ込むと、クラウン歯車５は軸受ブシュ１３で固定され、摺
動しない。クラウン歯車は２個１組の金型によって成形されるが、２個の金型の
合わせ面はクラウン歯車の歯部の根元部５’の位置となる。ウォーム歯車・ベベ
ル歯車ユニットの成形方法も同様であり、分離面は当然これらの分離線上になる
。
【００２０】 フロントカバー７は、２組の凸部１８ａ，１８ｂを対応する凹部１９ａ，１９
ｂにはめ込むことにより、モーターハウジングに取付けられる。２組の凹部の間
に形成される凸部２０ａ，２０ｂをカバーの上から内側に折り曲げることにより
カバー７を固定することができる。または、例えば溝つき工具(slotted tool)を
用いて、モーターハウジングの端部を変形させ内側に曲げることにより、凸部１
８ａ，１８ｂを上から押さえる方法を用いてもよい。
【００２１】 図５及び６は、クラウン歯車に後続する遊星歯車機構を設ける実施形態を示し
ている。原理は図３及び４で示したものとほぼ同様であり、同じ部品には同じ参
照番号を用いる。図５におけるウォーム歯車・クラウン歯車の形態が異なって見
えるのは、断面の取り方によるものである。ここでの遊星歯車機構はハウジング
２５に組み込まれており、ハウジングの一端がウォーム、ウォーム歯車・ベベル
歯車及びクラウン歯車を包囲している。ハウジングはクラウン歯車の歯付き歯車
１５が通る穴を有する横壁２２を含んでおり、歯付き歯車はハウジングの反対側
に突出して遊星歯車２６とかみ合い、遊星歯車はハウジング内に形成されている
内面歯車２３とかみ合う。クラウン歯車の歯付き歯車１５は遊星歯車機構におい
て太陽歯車を構成する。ハウジング２５は、フロントカバー７に設けられるスナ
ップ式係止脚部(snapping locking legs)２４によってモーターハウジングに固
定される。スナップ式係止脚部２４はハウジングの内側にある係合切欠き(matin
g notches)とかみ合う。このように、遊星歯車機構全体がスナップ係合によって
モーターの前面に固定される。
【００２２】 以上の構成は縦横両方向にコンパクトである。力もバランスよく分散される。
クラウン歯車はしっかりと固定されており、更に正反対に位置付けられた２つの
ベベル歯車によっても支持されている。このような構造は組み立てが容易な少な
い部品から成り立っている。ギヤ比は比較的高く、例えば約１：３０がウォーム
・ウォーム歯車間及びベベル歯車・クラウン歯車間に均等に分散される。また、
伝動時の騒音レベルは低い。さらに直列型歯車機構、すなわちモーターシャフト
の同一線上にドライブシャフトが取り付けられていることの利点があることも付
け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施形態の概略側面図である。
【図２】 図１のII−IIにおける断面図である。
【図３】 第２の実施形態の前方から見た斜視図である。
【図４】 第２の実施形態の分解図である。
【図５】 遊星歯車機構を有する実施形態の断面図である。
【図６】 図５の実施形態のVI−VIにおける断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3J027 FA11 FA17 FA36 FA50 GB03 GC13 GC22 GD04 GD08 GD12 GE21 3J062 AA45 AB01 AB02 AB06 AC01 BA01 BA12 BA26 CG03 CG13 CG19 CG83

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気モーター（１）が伝動機構を通じて、回転式アームや長軸方向に動くピス
    トン棒等の作動要素を駆動する構造を有し、前記伝動機構は少なくとも２段階に
    分かれており、その最初の段階はウォーム（２）とウォーム歯車（３）によるウ
    ォーム駆動であり、後続の伝動段階がクラウン歯車、ベベル歯車（５，４）によ
    ることを特徴とし、前記ベベル歯車（４）は前記ウォーム歯車（３）によって駆
    動され、前記クラウン歯車（５）は出力部（６，１５）を有し、前記出力部は、
    前記ウォーム（２）と同一線上、ほぼ同一線上、又は平行状に配置される、アク
    チュエータ。
  2. 【請求項２】 前記伝動機構において、最初のウォーム歯車・ベベル歯車（３ａ，４ａ）とは
    全く逆の向きに配置されるもう１組のウォーム歯車（３ｂ）とベベル歯車（４ｂ
    ）が設けられる、請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 【請求項３】 ウォーム歯車及びベベル歯車（３，４、３ａ，４ａ、３ｂ，４ｂ）が一体化さ
    れている、請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 【請求項４】 モーターハウジングのフロントカバー（７）が、ウォーム歯車・ベベル歯車（
    ３ａ，４ａ、３ｂ，４ｂ）を受けるシャフト（９ａ，９ｂ）及びクラウン歯車を
    受けるシャフト（１２）を有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
  5. 【請求項５】 前記クラウン歯車の前記出力部が歯付き歯車（１５）として同一軸上に形成さ
    れる、請求項１に記載のアクチュエータ。
  6. 【請求項６】 前記クラウン歯車及び歯付き歯車（５，１５）が一体化されている、請求項５
    に記載のアクチュエータ。
  7. 【請求項７】 前記クラウン歯車（５）のシャフト（１２）に軸受ブシュ（１３）が取付けら
    れている、請求項４に記載のアクチュエータ。
  8. 【請求項８】 前記ウォーム（２）の自由端が前記フロントカバー（７）の軸受ブシュ（１１
    ）に取付けられる、請求項４に記載のアクチュエータ。
  9. 【請求項９】 前記伝動機構は更に遊星歯車機構（２１）を含み、その遊星歯車機構の太陽歯
    車は、前記クラウン歯車（５）と同一軸上にある前記歯付き歯車（１５）により
    構成されている、請求項５に記載のアクチュエータ。
  10. 【請求項１０】 前記ウォーム歯車、前記ベベル歯車、前記出力部としての歯付き歯車を有する
    前記クラウン歯車がプラスチックで形成される、請求項１〜９のいずれか１つに
    記載のアクチュエータ。
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