JP2012217258A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】断面円形のシャフトを適用しつつ、シャフトのラジアル方向に沿って配置したインナ部とアウタ部との対面面間に所定寸法のギャップを保つことが可能なリニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】断面円形のシャフト２５を支持する軸受４が、固定部２又は可動部３のうち相対的に外側に配置したアウタ部２に対する固定部分であるアウタ固定部４１３と、相対的に内側に配置したインナ部３に対する固定部分であるインナ固定部４１２とを有し、インナ固定部４１２に凹部４１２ｃを形成したものであり、インナ部２が、スラスト方向Ａに貫通する丸孔２１３と、この丸孔２１３に保持され且つインナ固定部４１２に向かってスラスト方向Ａに突出させた部分が固定部４１２の凹部４１２ｃに係合可能なピン２７とを備えたものである構成を採用した。
【選択図】図４

Description

本発明は、同軸上に固定部と可動部とを配置し、固定部に対して可動部を往復動可能に構成したリニアアクチュエータに関するものである。

従来より、固定部及び可動部を同一軸心上に配置し、可動部を固定部に対してスラスト方向（軸心であるシャフトの軸方向）に往復動作可能に構成したリニアアクチュエータが各種知られている。可動部を相対的に外側（軸のラジアル方向外側）に配置したタイプはアウタ可動型リニアアクチュエータと称され、可動部を相対的に内側（軸のラジアル方向内側）に配置したタイプはインナ可動型リニアアクチュエータと称される。そして、各種リニアアクチュエータにおいてシャフトを支持する軸受を板バネなど弾性を有する部材を用いて構成し、この軸受を介して固定部と可動部を連結し、軸受によって可動部をスラスト方向（軸方向）に弾性支持する態様が知られている（特許文献１参照）。

リニアアクチュエータでは、固定部及び可動部のうち相互に対面する対向面同士の間に所定寸法のギャップを形成している。通常、一方の対向面は永久磁石で構成され、他方の対向面は磁極面に設定されている。そして対向面同士の間に所定寸法のギャップを確保することによって、固定部に対する可動部のスムーズ且つ適切な動作を実現し、所期の機能を発揮するリニアアクチュエータになる。

したがって、固定部又は可動部の少なくとも一方がシャフトを中心にして傾動すればギャップの寸法が変化してしまい、傾動角度が大きければギャップ自体が潰れてしまうこともあり得る。

従来のリニアアクチュエータでは、固定部又は可動部のうち相対的に外側に配置した一方の部材（説明の便宜上「アウタ部」と称する）を軸受に固定する一方で、他方の部材（説明の便宜上「インナ部」と称する）は軸受に弾性支持されているだけで、軸受に固定されていなかった。したがって、軸受及びインナ部はシャフトの軸回りに傾動し得る状態となっており、従来のリニアアクチュエータでは、これら軸受やインナ部の傾動を予め想定して、アウタ部及びインナ部のうち相互に対面する対向面が、それぞれシャフトを中心とする部分円弧状に設定されていた（アウタ可動型リニアアクチュエータについては例えば特許文献１、インナ可動型リニアアクチュエータについては例えば特許文献２参照）。

一方、シャフトを中心に軸受及びインナ部が傾動することを規制することによって、軸受とインナ部との相対位置を固定する技術的思想が特許文献３に示されている。具体的に特許文献３には、シャフトの外形状と、軸受及びインナ部のうちそれぞれシャフトが挿通可能な各シャフト挿通孔の開口形状とを相互に対応する円形以外の形状、例えば多角形状や略Ｄ字状（いわゆるＤカット加工を施した形状）に設定したリニアアクチュエータが開示されている。このような態様であれば、軸受及びインナ部がシャフトを中心に傾動することを規制し、この軸受にアウタ部を固定することによって、アウタ部もシャフトの軸回りに傾動（振動）することがなく、インナ部とアウタ部との相対位置を固定できる。そして、このような態様であれば、アウタ部及びインナ部のうち相互に対面する対向面を部分円弧状ではなく平坦な面に設定することが可能となり、高度な加工精度や組付精度が要求されることなく、対向面同士の間に平行な一定のギャップを簡単に確保することができる。

特開２０１０−２２６８７４号公報 特開２００４−３４３９６４号公報 特開２０１０−１７９１６１号公報

しかしながら、シャフトは、リニアアクチュエータを構成する部材のうち最も長尺な部材であり、しかも可動部を固定部に対して正確に往復動させるガイドとしても機能する部材である。このようなシャフトのうち少なくとも軸受及びインナ部を挿通する領域全体を円形以外の異形状に加工する処理には、極めて高い精度が要求され、コストアップにもつながる。また、シャフトの外形状に応じたシャフト挿通孔を軸受及びインナ部にも高精度な加工が要求され、円柱状のシャフトを適用する場合と比較して加工作業性及び組付容易性の点で劣る。そして、シャフトやシャフト挿通孔の加工精度が低い場合には、シャフトの軸受との間、及びシャフトとインナ部との間でそれぞれガタツキが生じ、所期の正確な位置決め状態を維持できずに、永久磁石と磁極面との間に所定のギャップを確保できない事態も想定される。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、主たる目的は、断面円形のシャフトを適用しつつ、シャフトのラジアル方向内側に配置したインナ部とラジアル方向外側に配置したアウタ部との対向面間に所定寸法のギャップを保つことができ、所期の機能を有効に発揮可能なリニアアクチュエータを提供することにある。

すなわち、本発明は、同一軸心上に配置された固定部及び可動部と、軸心となる断面円形のシャフトと、シャフトのラジアル方向に配置される固定部と可動部との間に介在してシャフトを支持し、且つシャフトの軸方向と直交する面における固定部及び可動部の移動を規制した状態でスラスト方向に動作可能な軸受と、を備え、固定部及び可動部のうちラジアル方向に相互に対面する対向面同士の間に所定寸法のギャップを形成し、固定部に対して可動部を往復動可能に構成したリニアアクチュエータに関するものである。ここで、本発明のリニアアクチュエータは、可動部を固定部の外側（可動部を相対的に軸から遠い方）に配置したアウタ可動型リニアアクチュエータ、可動部を固定部の内側（可動部を相対的に軸に近い方）に配置したインナ可動型リニアアクチュエータ、の何れをも包含するものである。また、アウタ可動型リニアアクチュエータであれば、シャフトは固定部に属する部品となり、インナ可動型リニアアクチュエータであれば、シャフトは可動部に属する部品となる。

そして、本発明に係るリニアアクチュエータは、軸受として、固定部又は可動部のうち相対的にラジアル方向外側に配置した部材（以下「アウタ部」と称する）に対する固定部分であるアウタ固定部と、固定部又は可動部のうち相対的にラジアル方向内側に配置した部材（以下「インナ部」と称する）に対する固定部分であるインナ固定部とを有し、インナ固定部に凹部を形成したものを適用するとともに、インナ部として、凹部に連通するピン保持孔と、ピン保持孔に保持された状態でインナ固定部に向かってスラスト方向に突出させた端部側領域が凹部に係合可能なピンとを備えたものを適用していることを特徴としている。

ここで、アウタ可動型リニアアクチュエータであれば、可動部がアウタ部であり、固定部がインナ部である。また、インナ可動型リニアアクチュエータであれば、可動部がインナ部であり、固定部がアウタ部である。ピン、ピン保持孔及び凹部の数は適宜増減してもよい。また、ピンとして、断面外形状が円形以外のもの、例えば多角形状のものを適用したり、中空筒状のものを適用することもできる。また、本発明は、ピンと凹部との係合箇所を一箇所にのみ設定した態様も、複数個所に設定した態様も包含する。

このような構成を採用したアクチュエータであれば、シャフトとして断面円形のものを適用することができ、アウタ部及びインナ部をそれぞれアウタ固定部及びインナ固定部によって共通の軸受に固定しているため、シャフトの軸回りにアウタ部、インナ部及び軸受が傾動（振動）した場合であっても、これらアウタ部、インナ部及び軸受の相対位置関係を所定の位置関係に保つことができる。したがって、このようなリニアアクチュエータであれば、アウタ部及びインナ部の相互に対面する対向面同士の間に平行な一定寸法のギャップを確保した状態を維持することができ、所期の機能を有効に発揮する。また、軸受を介してアウタ部とインナ部との相対位置を固定することができることから、アウタ部及びインナ部の各対向面をそれぞれ平坦な面に設定することも可能になり、各対向面を相互に平行な部分円弧状に設定することが要求される態様と比較して、加工性の点で極めて有利である。なお、本発明では、各対向面を相互に平行な部分円弧状に設定することを除外するものではなく、設計仕様等に応じて各対向面を相互に平行な部分円弧状、あるいは部分多角形状に設定することもできる。

また、本発明に係るアクチュエータでは、インナ部としてピン保持孔及びこの孔に保持されるピンを備えたものを適用し、インナ固定部に向かってスラスト方向に突出させたピンの端部側領域を凹部に係合させるという比較的簡単な構成でインナ部と軸受との相対位置を正確に設定することができる。そして、シャフトとして加工性及び組立容易性に優れた概略円柱状のものを適用することができるため、シャフト自体のコストダウン、ひいてはリニアアクチュエータ全体のコストダウンを図ることができる。さらに、ピンとして例えばＪＩＳなどで規格化されている量産品を適用すれば安価でありながら高い寸法精度を得ることができ、このようなピンを保持する孔（ピン保持孔）や凹部の加工も比較的簡単且つ高精度に行うことができる。なお、ピンの外形状は、円形であってもよいし、多角形であってもよく、凹部やピン保持孔の形状もピンの外形状に対応させて、ピンが係合する形状、あるいはピンを保持可能な形状に設定すればよい。

本発明では、インナ固定部における凹部の形成箇所は特に限定されることはないが、特に好適な形成箇所としては、インナ固定部がシャフトを直接支持するシャフト挿通孔を有するものである場合に、インナ固定部のうちシャフト挿通孔からシャフトのラジアル方向に離間した位置を挙げることができる。これは、アウタ部及びインナ部の対面部同士の間に確保すべきギャップが、シャフトを直接支持するシャフト挿通孔よりもシャフトのラジアル方向外側に形成される点に着目したことに基づく。すなわち、本発明のリニアアクチュエータにおいて、仮にピンの端部側領域を凹部に係合させた状態で両部（ピン、凹部）間に寸法誤差などにより僅かな隙間が生じ、その隙間分だけ軸受またはインナ部がシャフトの軸回りに若干傾動したとしても、ピンと凹部との係合位置がシャフトを直接支持するシャフト挿通孔よりもシャフトのラジアル方向外側の位置、つまり、シャフト挿通孔よりもギャップが形成されるべき箇所に近い位置に設定されていれば、ピンと凹部の係合位置がシャフト挿通孔に連続する位置（シャフトの軸心の直近）にある態様と比較して、インナ部の外向面がシャフトの軸回りに傾動する程度（振り幅）を小さくすることができ、対向面であるインナ部の外向面とアウタ部の内向面との相対位置変化を最小限に抑えて、ギャップの寸法変化を防止・抑制することができる。

本発明によれば、断面円形のシャフトを適用してコストダウンを図ることができるとともに、シャフトのラジアル方向内側に配置したインナ部とラジアル方向外側に配置したアウタ部との対向面間に所定寸法のギャップを常に保つことができ、所期の機能を有効に発揮可能なリニアアクチュエータを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータの全体斜視図。 同実施形態に係るリニアアクチュエータの正面図。 図２のｙ領域拡大図。 図２のｘ−ｘ線断面図。 図４のｚ領域拡大図。 同実施形態におけるインナコアの正面図。 同実施形態における可動部ユニットの全体図。 同実施形態における軸受（板バネ）の正面図。

以下、本発明の一実施形態に係るリニアアクチュエータ１を図面を参照して説明する。本実施形態で示すリニアアクチュエータ１は、図１〜図５に示すように、固定部２の外側に可動部３を配設したアウタ可動型のリニアアクチュエータである。すなわち、本実施形態では、可動部３が本発明における「固定部又は可動部のうち相対的にシャフトのラジアル方向外側に配置した部材」に相当し、固定部２が本発明における「固定部又は可動部のうち相対的にラジアル方向内側に配置した部材」に相当する。ここで、図２は、リニアアクチュエータ１の正面図であり、図３は図２のｙ領域拡大図であり、図４は図２のｘ−ｘ線断面図であり、図５は図４のｚ領域拡大図である。

固定部２は、図４に示すように、インナコア（固定子）２１と、インナコア２１の外側に配設された永久磁石２２と、永久磁石２２を保持するとともにインナコア２１を被覆し得るボビン２３と、ボビン２３の外周に巻回されたコイル２４と、中心部に配設されたシャフト２５とを備えたものである。

インナコア２１は、スラスト（往復動）方向Ａに積層された薄板状をなす鋼板から構成されている。インナコア２１は、図６（同図はインナコア２１の正面図である）に示すように、中央部に、シャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔２１１を有し、外縁部のうちシャフト挿通孔２１１を挟んで対向する部分に、永久磁石２２がセット可能な永久磁石セット部２１２をそれぞれ有するものである。本実施形態では、永久磁石セット部２１２をフラットな平坦面に設定している。そして、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、インナコア２１をスラスト方向に貫通するピン保持孔２１３を所定箇所に形成している。本実施形態では、円柱状のピン２７を保持すべく、ピン保持孔２１３の開口断面形状を円形に設定している。つまり、本実施形態のピン保持孔２１３は丸孔である。このピン保持孔２１３はシャフト挿通孔２１１よりも小径であり、シャフト挿通孔２１１からラジアル方向外側へ所定寸法離間した位置に形成したものである。本実施形態では、シャフト挿通孔２１１から上方、下方へそれぞれ所定寸法離間した位置にピン保持孔２１３を形成している。

永久磁石２２は、インナコア２１における一対の永久磁石セット部２１２にそれぞれ配設されたものである。対をなす永久磁石２２は、シャフト２５の軸に対して対称に配置される。本実施形態では、平板状をなす永久磁石２２を適用している。したがって、フラットな平坦面である各永久磁石セット部２１２に固着された平板状をなす複数の永久磁石２２の表面は面一ないし略面一になる（図４及び図５参照）。また、この永久磁石２２の表面が、本発明における「固定部及び可動部のうちラジアル方向に相互に対面する対向面同士」における「固定部の対向面」に相当する。

ボビン２３は、スラスト方向Ａに２分割され、シャフト２５の軸方向Ａ両端からインナコア２１及び永久磁石２２を挟み込んで被覆し得るものである。各ボビン２３は、インナコア２１に形成したシャフト挿通孔２１１よりも大径なシャフト挿通孔２３１と、コイル２４が巻回可能な上下一対のコイル巻回用凹部２３２とを有する。

シャフト２５は、ボビン２３のシャフト挿通孔２３１及びインナコア２１のシャフト挿通孔２１１に貫通して取り付けたほぼ円柱状をなすものである。このシャフト２５の軸方向はスラスト方向Ａと同一である。

コイル２４は、ボビン２３における各コイル巻回用凹部２３２にそれぞれ巻回され、シャフト２５を挟んだ上部、下部の同方向に電流が流れるように結線されたものである。そして、電流の流れる方向を切り替えることにより、次に説明する可動部３を往復運動させることができる。なお、本実施形態では、対をなすボビン２３を相互に接合して、さらにコイル２４を各コイル巻回用凹部２３２にそれぞれ巻回してなる固定部２がほぼ直方体状となるように設定している。

また、本実施形態では、固定部２のうちインナコア２１をスラスト方向両側から挟み得る位置にインナスペーサ２６を配置している。インナスペーサ２６は、円環状をなし、中央開口部がシャフト挿通孔２６１として機能する。

そして、本実施形態のリニアアクチュエータ１では、図４に示すように、インナコア２１に形成したピン保持孔２１３にピン２７を挿入した状態で保持している。ピン２７の先端部側領域は、ピン保持孔２１３に直接支持されずに露出した状態となり、このピンの先端部側領域をインナコア２１及びインナスペーサ２６よりもさらに軸受４に向かって突出させている。本実施形態では、インナコア２１をスラスト方向Ａに貫通するピン保持孔２１３に対して、両端の開口からそれぞれピン２７を挿入し、各ピン２７の先端部側領域を軸受４に向かって突出させた状態に設定している。これにより、ピン保持孔２１３の長さよりも長いピンをピン保持孔２１３に挿入し、この長尺のピンの一端部側領域及び他端部側領域をそれぞれ軸受４に向かって突出させる態様と比較して、短いピン２７を適用することができ、ピン２７をピン保持孔２１３に挿入して組み付ける作業を容易に行うことができる。

可動部３は、図１及び図４等に示すように、アウタコア（可動子）３１と、可動スペーサ３２とを備えたものである。アウタコア３１は、薄板状をなす鋼板をスラスト方向Ａに積層して結合したものである。本実施形態では、図７に示すように、アウタコア３１及び可動スペーサ３２をそれぞれ上下に二分割してなる可動部ユニット３Ｕを相互に組み付けることによって概略角筒状となる可動部３を適用しているが、二分割されていない可動子及び可動スペーサを用いてなる可動部を適用しても構わない。

アウタコア３１は、インナコア２１よりもシャフト２５のラジアル方向外側に配設されたものである。そして、アウタコア３１のうち、可動スペーサ３２よりも永久磁石２２側に膨出し且つ永久磁石２２と対向する面が磁極面３１１として機能し、この磁極面３１１を永久磁石２２に対して平行となる面（本実施形態ではフラットな平坦面）に設定している。この磁極面３１１が、本発明の「固定部及び可動部のうちラジアル方向に相互に対面する対向面同士」における「可動部の対向面」に相当する。そして、相互に対向する可動子３１の内向面と固定子２１の外向面との間、すなわち磁極面３１１と永久磁石２２との間に、所定寸法のギャップＧ（本実施形態では直線状に延びる所定寸法のギャップＧ）が形成されるようにしている（図５参照）。

可動スペーサ３２は、アウタコア３１に直接連結されるとともに、連結装置として機能する軸受４を介して固定部２に連結されている。アウタコア３１及び可動スペーサ３２は、正面視ほぼ矩形をなすフレーム状のものである。

このような可動子３１と可動スペーサ３２とを一体的に組み付けてなる可動部３は、図４に示すように、上端部及び下端部における幅方向中央部に可動子３１及び可動スペーサ３２をスラスト方向Ａに貫通する上下一対の平行ピン３３を設け、平行ピン３３の両端部をそれぞれ可動スペーサ３２よりもスラスト方向Ａに突出させている。また、正面視矩形状をなす可動部３の四隅には厚み方向に貫通するボルト挿通孔３ａを形成している（図７参照）。

軸受４は、固定部２と可動部３とを同軸上に連結し、自らが弾性変形することにより可動部３を固定部２に対して往復動可能に支持するものであり、１枚又は積層された複数枚の板バネ４１によって構成されたものである。

板バネ４１は、図４及び図８（図８は板バネ４１の正面図である）に示すように、枠状をなすフレーム部４１１と、相対的にラジアル方向内側に配置した固定部２（インナ部）に固定されるインナ固定部４１２と、相対的にラジアル方向外側に配置した可動部３（アウタ部）に固定されるアウタ固定部４１３と、インナ固定部４１２とアウタ固定部４１３とを連結するアーム部４１４とを一体に有する薄板状のものである。

フレーム部４１１は、上下一対の短辺部４１１ａと、左右一対の長辺部４１１ｂとを有するほぼ矩形状をなすものであり、四隅にそれぞれ厚み方向に貫通するボルト挿通孔４１１ｃを有するものである。

インナ固定部４１２は、板バネ４１の中央部に設けられ、シャフト２５に設けた段部２５１とインナスペーサ２６との間、又はインナスペーサ２６とスリーブＳとの間に挟持されるものである（図４参照）。また、このインナ固定部４１２は、シャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔４１２ａを有するほぼ円環状をなすリング部４１２ｂと、リング部４１２ｂの外縁において上端部及び下端部に形成され且つ固定部２のピン２７が係合可能な凹部４１２ｃとを有する（図８参照）。本実施形態では、リング部４１２ｂの上端部から上方へ突出した一対の上方突起部４１２ｄ同士の間、リング部４１２ｂの下端部から下方へ突出した一対の下方突起部４１２ｅ同士の間にそれぞれ凹部４１２ｃを形成している。すなわち、本実施形態では、凹部４１２ｃをインナ固定部４１２のうちシャフト挿通孔４１２ａに連続しない位置、換言すればシャフト挿通孔４１２ａから離間した位置に凹部４１２ｃを形成している。シャフト挿通孔４１２ａを有するリング部４１２ｂはシャフト２５を直接支持する軸受本体と捉えることができ、本実施形態では軸受本体の外縁部（外縁沿い）に凹部４１２ｃを形成した態様を採用している。また、上方突起部４１２ｄ同士の内法、及び一対の下方突起部４１２ｅ同士の内法を固定部２のピン２７の直径に対応させた寸法に設定し、ピン２７が凹部４１２ｃに嵌合し得るように構成している。

そして、図３及び図４に示すように、インナ固定部４１２に向かってスラスト方向Ａに突出しているピン２７の先端部側領域を板バネ４１の凹部４１２ｃに隙間無く係合させることによって、ピン２７を離脱不能に有する固定部２と板バネ４１とを相対回転不能な状態で位置決めすることができる。すなわち、固定部２のピン保持孔２１３に保持させたピン２７と軸受４（板バネ４１）に形成した凹部４１２ｃとによって、軸受４と固定部２（インナ部）との相対位置を位置決めする第１位置決め手段を構成している。

アウタ固定部４１３は、板バネ４１の上端部及び下端部にそれぞれ設けられ、上方又は下方に開口する上方開口部４１３ａ又は下方開口部４１３ｂを有するほぼ部分円環状をなすものである。アウタ固定部４１３は、図４に示すように、可動スペーサ３２とフランジ５（具体的には第１フランジ部材５１）との間に挟持される。そして、可動部３に設けた上下一対の平行ピン３３のうち、一方の平行ピン３３を上方開口部４１３ａに嵌挿するとともに、他方の平行ピン３３を下方開口部４１３ｂに嵌挿することによって、可動部３と板バネ４１とを相対回転不能な状態で位置決めすることができる。すなわち、可動部３の平行ピン３３と軸受４（板バネ４１）に形成した各開口部（上方開口部４１３ａ，下方開口部４１３ｂ）とによって、軸受４と可動部３（アウタ部）との相対位置を位置決めする第２位置決め手段を構成している。

アーム部４１４は、図８に示すように、インナ固定部４１２の所定複数箇所（図示例では４箇所）からフレーム部４１１における長辺部４１１ｂに向かって延びる第１アーム４１４ａと、第１アーム４１４ａの先端からフレーム部４１１における長辺部４１１ｂに対してほぼ平行をなして直線状に延びる第２アーム４１４ｂと、第２アーム４１４ｂの先端からアウタ固定部４１３に向かって延びる第３アーム４１４ｃとからなる。本実施形態では、計４本のアーム部４１４がインナ固定部４１２及びアウタ固定部４１３とともにほぼ８の字形状をなすようにしている。

また、本実施形態では、可動部３を構成するアウタコア３１及び可動スペーサ３２をスラスト方向Ａに貫通し、アウタ固定部４１３の上方開口部４１３ａ，下方開口部４１３ｂに挿通させた各平行ピン３３の両端部を、フランジ５（具体的には第１フランジ部材５１）に設けた溝部５１ａに嵌入している（図４参照）。また、フレーム部４１１に形成したボルト貫通孔４１１ｃは、可動部３及びフランジ５（第１フランジ部材５１、第２フランジ部材５２）にそれぞれ形成したボルト貫通孔（図示省略）に連通し、これら各貫通孔にボルトＢを貫通させてナットＮに締結している。

フランジ部５は、図１及び４に示すように、スラスト方向Ａに並列した第１フランジ部材５１と第２フランジ部材５２とによって構成されるものである。第１フランジ部材５１は、スラスト方向Ａに板バネ４１に接触し得る位置に配置され、第２フランジ部材５２はスラスト方向Ａに第１フランジ部材５１に接触し得る位置に配置される。

第１フランジ部材５１は、板バネ４１のフレーム部４１１と略同一の枠状をなし、四隅に形成した厚み方向に貫通するボルト挿通孔と、上下端部における幅方向中央部に設けられ平行ピン３３の端部をスラスト方向Ａに若干のあそびのある状態で収容し得る溝部５１ａとを有するものである。

また、第２フランジ部材５２は、板バネ４１のフレーム部４１１と略同一の枠状をなし、四隅に形成した厚み方向に貫通するボルト挿通孔と、高さ方向中央部分に形成したストッパ５２ａと、このストッパ５２ａの中央部分に形成されてシャフト２５が挿通可能なシャフト挿通孔５２ｂとを有するものである。この第２フランジ部材５２は、リニアアクチュエータ１全体のうちスラスト方向Ａの最も外側に配置される部材であり、カバー部材としても機能し得る。

このような各部品からなるリニアアクチュエータ１は、コイル２４に通電していない状態では、永久磁石２２から生じる磁力により、シャフト２５が可動部３（可動子３１）に対して所定位置に保持される。そして、コイル２４に通電した場合には、コイル２４に流れる電流により生じる磁界と永久磁石２２から生じている磁界の向きとに基づき、可動部３がシャフト２５に沿ってスラスト方向Ａに往復動する。この際、シャフト２５を支持する軸受４である板バネ４１は、可動部３が往復動する際に、全体的に弾性変形しながら可動部３をスラスト方向Ａに支持する。特に、板バネ４１におけるアーム部４１４は、固定部２及び可動部３に直接固定されていないため、弾性変形し易く、往復動作する可動部３を適切に弾性支持することができる。

そして、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１では、シャフト２５の軸方向Ａに挟み得る位置に配置した一対の軸受４（板バネ４１）によって可動部３と固定部２とを連結し、上述した第１位置決め手段によって軸受４（板バネ４１）に対する可動部３の位置を固定するとともに、第２位置決め手段によって軸受４（板バネ４１）に対する固定部２の位置を固定している。したがって、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、軸円柱状のシャフト２５を支持する軸受４によって固定部２及び可動部３の相対位置を固定することができ、アウタ部である可動部３の内向面を形成する磁極面３１１と、インナ部である固定部２の外向面を形成する永久磁石２２との間に所定寸法のギャップＧを確保することができる。その結果、相互に対面する対面部（可動部３の内向面、固定部２の外向面）同士の間、すなわち磁極面３１１と永久磁石２２の表面との間に形成されるギャップＧ（本実施形態では直線状に延びるギャップＧ）の寸法を常に一定値に維持することができ、所期の機能を有効に発揮し得るものになる。

このように、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、構成部材のうちで最も長尺であって且つ可動部３の正確な往復動を実現するために必要な部品であるシャフト２５として外形状が円形のものを適用することができる。したがって、例えばシャフトを介して軸受とインナ部である固定部との相対位置を位置決めするためにシャフトの外形状を円形以外の異形状に高精度に加工しなければならない態様と比較して、シャフト２５に要するコストを安価にすることができ、リニアアクチュエータ１全体のコストダウンも実現することができる。

また、シャフトとして外形状を円形以外の異形状に加工したものを適用した場合には、当然のことながらこのようなシャフトの外形状に対応するシャフト挿通孔を軸受やインナ部に形成しなければならず、高い加工精度が要求され、シャフト及びシャフト挿通孔の加工精度が低ければ、シャフトと軸受との間や、シャフトとインナ部との間でそれぞれがたつきが生じ得る。それに対して、本実施形態では単純な円柱状のシャフト２５を適用しているため、このような円柱状のシャフト２５を支持するための各シャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａも単純な丸孔でよいため、シャフト２５及び各シャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａの何れにも高度な加工は要求されず、シャフト２５と軸受４との間や、シャフト２５とインナ部２との間でがたつきが生じ得る可能性を皆無またはほぼ皆無にすることができる。その結果、上述した所定寸法のギャップＧを確保することができるとともに、リニアアクチュエータ１の作動時にがたつきに起因する不要な騒音や雑音を防止・抑制することができ、リニアアクチュエータ１の静音性向上も図ることができる。

さらに、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１では、インナ部である固定部２と軸受４との相対的な位置決めを、固定部２のうちインナコア２に形成したピン保持孔２１３に保持させたピン２７と、軸受４に形成した凹部４１２ｃとを相互に係合させるという簡単な構造で実現している。特に、本実施形態では、ピン２７として規格化された量産品を適用することができ、安価でありながら高い寸法精度を得ることができ、ピン２７と凹部４１２ｃとの良好な係合状態を実現することができる。

加えて、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１では、アウタ部である可動部３とインナ部である固定部２との対向面同士の間、すなわち磁極面３１１と永久磁石２２との間に確保すべきギャップＧが、シャフト２５を直接支持するシャフト挿通孔よりもシャフト２５のラジアル方向外側に形成される点に着目し、固定部２のピン２７と軸受４の凹部４１２ｃとの係合箇所を、シャフト２５を直接支持する箇所（シャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａ）からシャフト２５のラジアル方向に離間した位置に設定している。このような構成は以下の点で有利である。すなわち、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１であれば、仮にピン２７と凹部４１２ｃとを係合させた状態で両部（ピン２７、凹部４１２ｃ）間に寸法誤差などにより僅かな隙間が生じ、その隙間分だけ軸受４またはインナ部である固定部２がシャフト２５を中心に若干傾動したとしても、ピン２７と凹部４１２ｃとの係合位置がシャフト２５を直接支持するシャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａよりもシャフト２５のラジアル方向外側の位置、つまり、シャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａよりもギャップＧが形成されるべき箇所にシャフト２５のラジアル方向に近い位置に設定しているため、ピン２７と凹部４１２ｃの係合位置がシャフト挿通孔２１１，２６１，４１２ａに連続する位置にある態様と比較して、インナ部である固定部２の外向面（対面部、永久磁石２２）がシャフト２５回りに傾動する程度（振り幅）を小さくする（傾動を抑制する）ことができ、当該外向面とアウタ部である可動部３の内向面との相対位置変化を最小限に抑えて、ギャップＧの寸法変化を防止・抑制することができる。

特に、本実施形態に係るリニアアクチュエータ１は、軸受４のうちシャフト挿通孔４１２ａを中央部分に形成したインナ固定部４１４の外縁部（より具体的には円環形をなすリング部４１２ｂ（軸受本体）の外縁部）に凹部４１２ｃを形成している。この凹部４１２ｃを形成した箇所は、軸受４のうちインナ固定部４１２として機能する部分の最外縁部であることから、凹部４１２ｃの形成箇所を設計上採り得る範囲で最もシャフト挿通孔４１２ａからシャフト２５のラジアル方向に離間した位置に設定していることがわかる。とりわけ、本実施形態では、リング部４１２ｂの外縁部における１８０度位相の異なる位置に凹部４１２ｃを形成し、各凹部４１２ｃにインナスペーサ２６の突部２６５を係合させているため、軸受４とインナ部である固定部２とを相互に正確且つ強固に相対位置決めした状態で組み付けることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、ピン、ピン保持孔及び凹部の数は適宜増減してもよい。また、ピンとして、断面外形状が円形以外のもの、例えば多角形状のものを適用したり、中空筒状のものを適用することもできる。そして、ピン保持孔の断面開口形状は、ピンの外形状に対応させて適宜変更すればよい。また、凹部はピンが係合可能な形状であればよく、上述した実施形態で示した形状以外の形状を適用することもできる。また、ピンの素材や寸法も適宜変更することが可能である。

また、ピン保持孔は、ピンの少なくとも一部（端部側領域）を軸受のインナ固定部に向かってスラスト方向に突出させた状態で保持可能なものであればよく、ピン保持孔を形成する部材（上述の実施形態ではインナコア２１）をスラスト方向に貫通しない孔（軸受側に開口している孔）であっても構わない。なお、ピン保持孔として貫通孔を採用する場合、このピン保持孔の長手寸法（スラスト方向の長さ）よりも大きい長手寸法のピンをピン保持孔に挿入して、ピンの両端の端部側領域をそれぞれ軸受のインナ固定部に向かってスラスト方向に突出させることで、ピンの各端部側領域をそれぞれ対面する軸受の凹部に係合させることができる。

軸受のインナ固定部における凹部の形成箇所として、軸受のうちシャフト挿通孔に連続する箇所を選択することもできる。この凹部の形成箇所に応じて、ピン保持孔の箇所も適宜変更すれば、ピンと凹部との良好な係合状態を実現することができる。

軸受を、複数の板バネを積層して構成したり、板バネに代えて、或いは加えて他の部材を用いて構成することもできる。

また、固定部及び可動部の各対向面を相互に平行な部分円弧状の面に設定したり、相互に平行な部分多角形状の面に設定することもできる。

また、上述した実施形態では、アウタ可動型のリニアアクチュエータを例示したが、インナ可動型のリニアアクチュエータであってもよい。また、リニアアクチュエータが、例えば、ボイスコイル形、ムービングマグネット形、或いはリニアソレノイド形であってもよい。

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１…リニアアクチュエータ
２…固定部（インナ部）
２１３…ピン保持孔
２７…ピン
３…可動部（アウタ部）
４…軸受
４１…板バネ
４１３…アウタ固定部
４１２…インナ固定部
４１２ｃ…凹部
Ｇ…ギャップ

Claims (2)

1. 同一軸心上に配置された固定部及び可動部と、
   前記軸心となる断面円形のシャフトと、
   前記シャフトのラジアル方向に配置される前記固定部と前記可動部との間に介在して前記シャフトを支持し、且つ前記可動子をスラスト方向に弾性支持する軸受と、を備え、
   前記固定部及び前記可動部のうち前記ラジアル方向に相互に対面する対向面同士の間に所定寸法のギャップを形成し、前記固定部に対して前記可動部を往復動可能に構成したリニアアクチュエータであり、
   前記軸受が、固定部又は可動部のうち相対的に前記ラジアル方向外側に配置した部材に対する固定部分であるアウタ固定部と、固定部又は可動部のうち相対的に前記ラジアル方向内側に配置した部材に対する固定部分であるインナ固定部とを有し、当該インナ固定部に凹部を形成したものであり、
   前記固定部又は前記可動部のうち相対的に前記ラジアル方向内側に配置した部材が、前記凹部に連通するピン保持孔と、当該ピン保持孔に保持された状態で前記インナ固定部に向かって前記スラスト方向に突出させた端部側領域が前記凹部に係合可能なピンとを備えていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記インナ固定部が、前記シャフトを直接支持するシャフト挿通孔を有し、
   前記凹部をインナ固定部のうち前記シャフト挿通孔から前記ラジアル方向に離間した位置に形成している請求項１に記載のリニアアクチュエータ。

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