JP2014501894A

JP2014501894A - 回転部材のためのロック機能付きドライブ・アセンブリ

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Publication number: JP2014501894A
Application number: JP2013546213A
Authority: JP
Inventors: アリ・エイ．・ネイマス
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2014-01-23
Also published as: WO2012087707A1; EP2655912A1; US20140003914A1

Abstract

ロック機能付きドライブ・アセンブリは、軸線回りに回転可能であるとともに、両側の軸方向端部を有する入力部材と、軸線に関して固定されたクラッチ部材とを有する。両側の軸方向端部を有する出力部材が、従動部材に摺動可能に連結されており、その連結は、出力部材が軸線に沿って従動部材に対して相対変位可能であるとともにその出力部材が角度変位すると従動部材が角度変位させられるように行われる。出力部材は、それの角度変位を実質的に阻止するようにクラッチ部材に離脱可能に係合させられることが可能であり、その出力部材は、少なくとも１つのドライブ面を有しており、そのドライブ面は、内側軸方向端部に近接するとともに、軸線に関して周方向および軸方向に延びている。入力部材の内側軸方向端部は、出力部材のドライブ面との係合が可能であり、その係合は、入力部材が角度変位すると、出力部材が、クラッチ部材との係合が解除されるように軸変位させられた後に軸線回りに角度変位させられて従動部材を回転させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ドライブ・アセンブリ(drive assembly、駆動装置、駆動を行う組立体）に関し、より具体的には、回転式アクチュエータ(actuator、作動部材、駆動部材、駆動源、動力源）のような回転部材(rotatable members、回転可能な部材）にトルクを伝達するためのドライブ・アセンブリに関する。

回転中の部材(rotating members)にトルクを伝達するためのドライブ装置またはドライブ・アセンブリが広く知られている。この種のドライブ・アセンブリのいくつかの特定の用途における１つの問題は、当該ドライブ装置が、回転中のアクチュエータが予定外に変位したり(move、状態変化）したり開放する(open、閉状態から開状態に変化する)ようにそのアクチュエータを「逆転(back-driven、予定外に逆向きに動かされてしまう現象、バック・ドリブン)」させてしまう原因となる力またはトルクを受ける可能性があるということである。回転式のアクチュエータの逆転という現象を阻止するための既存の装置は、「フォームスプラグ(formsprag)・クラッチ（米国フォームスプラグ社製のクラッチ）」である。フォームスプラグ・クラッチは、回転中の装置の逆転を阻止するための装置として全般的に効果的なのであるが、製造費用が比較的高価であるとともに、複数のピン、複数のスプリングおよび複数のフリクション・バーから成るアセンブリであって全般的に複雑なものを有しており、それらピン、スプリングおよびフリクション・バーは、特に長期間にわたって使用されると、磨耗して脆弱化する可能性がある。

一側面においては、本発明は、中心軸線回りに回転可能な従動部材にトルクを伝達するロック機能付きドライブ・アセンブリである。このドライブ・アセンブリは、前記軸線回りに回転可能であるとともに、内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する入力部材と、前記軸線に関して固定されたクラッチ部材とを有する。内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する出力部材が、前記従動部材に摺動可能に連結されており、その連結は、前記出力部材が前記軸線に沿って前記従動部材に対して相対的に変位可能であるとともにその出力部材が角度的に変位すると前記従動部材が角度的に変位させられるように行われる。その出力部材は、その出力部材の角度的変位を実質的に阻止するように前記クラッチ部材に離脱可能に係合させられることが可能であり、また、その出力部材は、少なくとも１つのドライブ面を有しており、そのドライブ面は、前記内側軸方向端部に近接するとともに、前記中心軸線に関して周方向および軸方向に延びている。前記入力部材の内側軸方向端部は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記クラッチ部材との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記従動部材を回転させるように行われる。

別の側面においては、本発明は、回転式アクチュエータであり、この回転式アクチュエータは、ボール・スクリュー・アセンブリであって、スクリューとナットとを有し、そのナットは、中心軸線回りに回転可能であり、前記スクリューは、前記軸線に沿って直線変位可能であるものを有する。ロック機能付きドライブ・アセンブリが、前記ナットにトルクを伝達するように構成されるとともに、入力部材を有し、その入力部材は、前記軸線回りに回転可能であるとともに、内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する。クラッチ部材が、前記軸線に関して固定され、また、内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する出力部材が、前記ナットに摺動可能に連結されており、その連結は、前記出力部材が前記軸線に沿って前記ナットに対して相対的に変位可能であるとともにその出力部材が角度的に変位すると前記ナットが角度的に変位させられるように行われる。その出力部材は、その出力部材の角度的変位を実質的に阻止するように前記クラッチ部材に離脱可能に係合させられることが可能であり、また、その出力部材は、少なくとも１つのドライブ面を有しており、そのドライブ面は、前記内側軸方向端部に近接するとともに、前記中心軸線に関して周方向および軸方向に延びている。前記入力部材の内側軸方向端部は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記クラッチ部材との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記ナットを回転させるように行われる。

さらに別の側面においては、本発明は、中心軸線回りに回転可能な従動部材にトルクを伝達するロック機能付きドライブ・アセンブリである。このドライブ・アセンブリは、回転可能な入力部材と、静止状態にあるクラッチ部材であってストップ面を有するものと、出力部材とを有する。その出力部材は、前記軸線に沿って前記従動部材に対して相対的に直線変位可能であるように前記従動部材に摺動可能に連結されている。その出力部材は、前記クラッチ部材のストップ面に係合可能なリテンション面を有し、その係合は、前記出力部材の角度的変位と、周方向および軸方向に延びる少なくとも１つのドライブ面の角度的変位を実質的に阻止するように行われる。さらに、前記入力部材は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記摩擦面との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記従動部材を回転させるように行われる。

上述の発明の概要は、本発明についての望ましいいくつかの実施形態についての詳細な説明と一緒に、添付されたいくつかの図面に関連付けて読むと、よりよく理解されるであろう。本発明を図によって説明することを目的として、それら図面であって概略的であるものは、現時点において望ましいいくつかの実施形態を図示している。しかし、本発明は、図示されているいくつかの構成(arrangements)およびいくつかの手段(instrumentalities)そのものに限定されないことを理解すべきである。それら図のうち、

図１は、本発明に従うロック機能付き(lockable、ロック可能な、固着可能な、逆転防止型、ロッカブル）ドライブ・アセンブリを、ボール・スクリュー式アクチュエータのうちのナットを駆動するという用途に用いられる状態で示す軸方向断面図である。

図２は、図１のうちの上部を、部分的に破断し、かつ、拡大して示す図である。

図３と総称される図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、図２のうちの一部を示す図であり、図３Ａは、出力部材がクラッチ部材に係合している様子を示し、図３Ｂは、前記出力部材が前記クラッチ部材から離脱している様子を示している。

図４と総称される図４Ａないし図４Ｄは、それぞれ、図２中の４−４線を通過する軸方向断面図であって、部分的に破断されたものであり、それぞれの図は、前記出力部材を入力部材を用いて駆動する過程において異なるポイント(point、状態点）を示している。

図５は、前記入力部材を示す斜視図である。

図６は、前記入力部材を示す軸方向断面図である。

図７は、前記クラッチ部材を示す斜視図である。

図８は、前記クラッチ部材を示す軸方向断面図である。

図９は、前記出力部材を示す斜視図である。

図１０は、前記出力部材を示す軸方向断面図である。

図１１は、前記ドライブ・アセンブリの別の構成態様を示す分解図である。

図１２は、前記別の構成態様のドライブ・アセンブリを部分的に破断して示す斜視図である。

図１３と総称される図１３Ａおよび図１３Ｂは、それぞれ、図１２中の１３−１３線を通過する軸方向断面図であり、それぞれの図は、前記出力部材を入力部材を用いて駆動する過程において異なるポイント(point、状態点）を示している。

特定の表現形式(terminology、用語群)が後述の詳細な説明の欄において説明の便宜のみを目的として使用されており、これは、本発明の範囲を限定するものではない。「内側の(inner)」および「内向きへ(inwardly)」という単語と、「外側の(outer)」および「外向きへ(outwardly)」という単語は、それぞれ、説明の対象である要素の中心線であって指定されるかまたは幾何学的に決まるものに接近する向きおよびその中心から離れる向きを意味しており、具体的な意味は、発明の詳細な説明の文脈から自明である。「接続される(connected)」という単語は、別の部材が介在することなく２つの部材が互いに接続される直接的接続部と、１または２以上の別の部材が介在する状態で部材同士が互いに接続される間接的接続部との双方を含むことを意図して使用されている。本明細書において使用される表現形式は、上述の特記されているいくつかの単語と、それら単語から派生する用語と、同様な意味を有するいくつかの単語とを有する。

ここで、いくつかの図面を詳細に参照するに、それら図面においては、本明細書の全体を通じて、同様な符号が同様な要素を示すために使用され、図１から図１３までの複数の図面には、ロック機能付き(lockable、ロック可能な、固着可能な、逆転防止型、ロッカブル）ドライブ・アセンブリ１０が図示されており、そのドライブ・アセンブリ１０は、中心軸線Ａ_Ｃ回りに回転可能である従動部材(driven member、被駆動部材、被動部材）１にトルクを伝達するためのものであり、その従動部材１は、ある望ましい実施形態においては、後述のようにゲート・バルブを作動させるためのボール・スクリュー式アクチュエータ６のうちのコネクタ４である。このドライブ・アセンブリ１０は、基本的に、軸線Ａ_Ｃ回りに回転可能な入力部材１２と、軸線Ａ_Ｃに関して固定されたクラッチ部材１４と、従動部材１に連結されるとともに入力部材１０との係合が可能である出力部材１６とを備えている。入力部材１２は、内側軸方向端部１２ａと、外側軸方向端部１２ｂとをそれぞれ有し、内側軸方向端部１２は、後述のように、出力部材１６との係合が可能であり、外側軸方向端部１２ｂは、入力部材１２を回転させ、それにより、軸線Ａ_Ｃ回りに出力部材１２および従動部材１を回転させることを目的として、手動でまたは「自動的に」操作されるように構成されている。クラッチ部材１４は、概してチューブ状を成すハウジング４０の一部として一体的に提供されることが望ましく、そのハウジング４０は、後述のように、入力部材１２および出力部材１６を少なくとも部分的に収容するサイズを有する。さらに、出力部材１６は、内側軸方向端部１６ａと外側軸方向端部１６ｂとをそれぞれ有し、その出力部材１６は、従動部材１に摺動可能に連結されており、その連結は、出力部材１６が軸線Ａ_Ｃに沿って従動部材１に対して相対的に直線変位可能であるとともに出力部材１６の角度的変位によって従動部材１が角度的に変位させられるように行われている。出力部材１６は、その出力部材１６の角度的変位を実質的に阻止するようにクラッチ部材１４に離脱可能に係合させられることが可能である。

出力部材１６は、ドライブ面１８を少なくとも１つ、望ましくは、複数有しており、各ドライブ面１８は、内側軸方向端部１６ａに近接するとともに、中心軸線Ａ_Ｃに関して周方向に延びるとともに軸方向に延びている。入力部材１２の内側軸方向端部１２ａは、出力部材１６の１または複数のドライブ面１８に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、入力部材１２の角度的変位により、出力部材１６が、クラッチ部材１４との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、中心軸線Ａ_Ｃ回りに角度的に変位させられ、それにより、出力部材１６が従動部材１を回転させるように行われる。よって、従動部材１を回転させるために入力部材１２が意図的に回転させられる（すなわち、ユーザによるか、または、アクチュエータの制御下にある）ときでないときはいつでも、出力部材１６がクラッチ部材１４に係合することにより、従動部材１の角度的変位が阻止され、それにより、従動部材１の「逆転(back-driving、バック・ドライビング）」が阻止され、このことは、後に詳述する。

図１ないし図３を参照するに、ドライブ・アセンブリ１０は、さらに、付勢部材３０を有することが望ましく、その付勢部材３０は、出力部材１６を軸方向に、概してクラッチ部材１４および入力部材１２に向かって付勢し、その付勢は、出力部材１６がクラッチ部材１４に係合し、さらに、出力部材１６が、入力部材１２と出力部材１６の１または複数のドライブ面２４との係合を維持するように行われる。付勢部材３０は、複数のスプリング・ワッシャまたはベルビル・スプリング(Belleville spring、皿ばね）３２の「スタック(stack、積層体）」３１であることが望ましく、それら複数のスプリング３２は、スプリング・スタック３１の両端にそれぞれ位置する一対のワッシャ３４の間に配置される。複数のスプリング３２および一対のワッシャ３４は、それぞれ、従動部材１のうちのカプラ部２の回りに概して配置され、一方のワッシャ３４は、出力部材１６の外側軸方向端部１６ｂに概してもたれる（against、下方または背後から支持される）ように配置され、他方のワッシャ３４は、従動部材１のうちの本体部３の、半径方向に延びる肩部３ａに概してもたれる（against、下方または背後から支持される）ように配置され、従動部材１は、後述のように、軸方向に「静止している(fixed、軸方向変位を阻止されている)」。しかし、これに代えて、付勢部材３０は、図１１および図１２に示すように、１以上のコイル・スプリング３３によって実現したり、圧縮性の筒状部材（例えば、エラストマー製チューブ）、または、種類の如何を問わず、他の適切なデバイス（図示しない）であって出力部材１６を概して軸方向に付勢することが可能であるものにより、実現してもよい。

図３、図８および図１２を参照するに、クラッチ部材１４は、ストップ面２０を有することが望ましく、また、出力部材１６は、そのストップ面２０と嵌り合う（mating、そのストップ面２０の相手方である）リテンション面２２を有し、そのリテンション面２２は、クラッチ部材１４のストップ面２０と摩擦係合することが可能である。具体的には、上述するとともに図３および図６に図示されているように、望ましいクラッチ部材１４が、概して円筒状を成すハウジング４０の一部として一体的に形成されており、そのハウジング４０は、両端部４０ａ，４０ｂと、それら両端部４０ａ，４０ｂ間を延びる中央ボア４２とを備えている。入力部材１２および出力部材１６は、そのボア４２内に少なくとも部分的に配置され、また、クラッチ部材１４のストップ面２０は、ボア４２を少なくとも部分的に画定する内周面部４４によって形成される。望ましくは、その内周面部４４は、概して円錐状を成すように軸方向にテーパ化している。さらに、出力部材１６は、外周面１７を有しており、その外周面１７は、概して円錐状を成すように軸方向にテーパ化しているとともに、リテンション面２２を形成し、出力部材１６は、クラッチ部材１４のストップ面２０内に少なくとも部分的に配置されており、その配置は、テーパ面２０，２２（ストップ面およびリテンション面）同士がくさび的な方法で係合可能すなわち「インターロック可能(interlockable、噛み合い可能)」であるように行われる。上述のように、望ましい付勢部材３０は、出力部材１６をクラッチ部材１４に向かって付勢すること、すなわち、「押すこと」を行い、それにより、互いに嵌り合うテーパ面２０，２２（ストップ面およびリテンション面）同士を、出力部材１６の角度的変位が阻止され、それにより、従動部材１の角度的変位も阻止されるように、結合させる。さらに、それらテーパ面２０，２２（ストップ面およびリテンション面）の一方が、出力部材１６の外周に装着された状態で図示されているように、通常の摩擦パッド２３のような高摩擦係数化物質により形成するか、または、高摩擦係数化物質で被覆することが望ましい。

これに代えて、図１１ないし図１３に示すように、クラッチ部材１４は、概してディスク状を成す部材４５によって形成すること、望ましくは、筒状を成す部材４６のうちの一部によって一体的に形成することが可能であり、部材４５は、ストップ面２０を形成する表面４７を有する。この構成態様においては、出力部材１６が、リテンション面２２を形成する、半径方向に延びる放射状面４８を有するとともに、表面４７（クラッチ部材１４のうち、半径方向に延びる放射状面）と軸方向に係合することが可能である。望ましくは、リテンション面２２は、出力部材１６と連結された別の環状（annular、筒状）部材４９によって形成されるが、これに代えて、出力部材１６の一部（図示しない）によって一体的に形成することが可能である。

さらに、クラッチ部材１４および出力部材１６が、望ましくは、互いにかみ合う摩擦面２０，２２を有し、それにより、出力部材１６を離脱可能に保持する（retain、維持する、固着する）が、クラッチ部材１４および／または出力部材１６は、他の任意の適切な方法によって出力部材１６を保持する（retain、維持する、固着する）ように構成することが可能である。例えば、クラッチ部材１４は、１または複数の凹部（いずれも図示しない）を有することが可能であり、各凹部は、対応する凸部(projection、プロジェクション）または突起(lug、ラグ）（いずれも図示しない）を収容し、それら凸部または突起は、出力部材１６から延びており、または、この配置関係とは逆に、凹部が出力部材１６に、凸部または突起がクラッチ部材１４にそれぞれ配置され、それらの配置は、凹部と凸部とが結合すると、出力部材１６の角度的変位が阻止されるように行われる（そのための構造は図示しない）。さらに、例えば、クラッチ部材１４および／または出力部材１６は、１または複数の磁石（いずれも図示しない）を有することが可能であり、各磁石は、出力部材１６の軸線Ａｃ回りの回転を阻止するための磁力を作用させ、その磁力の作用は、入力部材１２によって作用する力が十分に大きくなってその力が前記磁力に打ち勝つに至るまで行われる。

次に、図１ないし図４、図１２および図１３を参照するに、このドライブ・アセンブリは、少なくとも１つの伝達部材５０を有することが望ましく、その伝達部材５０は、概して、入力部材１２と出力部材１６との間に、少なくとも１つのドライブ面１８にもたれる（against、下方または背後から支持される）ように配置される。最も望ましい態様においては、出力部材１６が、中心軸線Ａ_Ｃの回りに周方向に互いに離隔された複数のドライブ面１８を有するとともに、ドライブ・アセンブリ１０が、複数の伝達部材５０を有し、各伝達部材５０は、複数のドライブ面１８のうち、対応するものにもたれる（against、下方または背後から支持される）ように配置される。各伝達部材５０は、入力部材１２が角度的に変位すると、伝達部材５０が出力部材１６のドライブ面１８に押し付けられ、それにより、出力部材１６がクラッチ部材１４から離脱するのに十分な距離ｄ_Ａで出力部材１６が軸方向に変位するまで、伝達部材５０がドライブ面１８に沿って周方向距離ｄ_Ｃ（図４Ｃ参照）で変位させられるように構成されている。その後、入力部材１２がさらに角度的に変位すると、出力部材１６は、１または複数の伝達部材５０を介して、中心軸線Ａ_Ｃの回りに角度的に変位するように押される。望ましくは、各伝達部材５０は、概してボールを成すように、球状体５２を有するとともに、対応するドライブ面１８に沿って転動可能および／または摺動可能であるが、他の任意の適当な方法（例えば、円板(circular disc)、矩形断面の突起(square lug)など）で形成してもよい。

さらに、各ドライブ面１８は、出力部材１６の内側軸方向端部１６ａと概して同じ位置に位置する両側の端部５４と、本体部の内側軸方向端部１６ａから軸方向に隔たる中央部５６とを有する。望ましくは、各ドライブ面１８は、図４Ａに示すように、概して連続する連続面として形成され、さらに、互いに対向する２つの曲がり部５８を有し、各曲がり部５８は、中央部５６と、前記連続面の両端部５４（両側の端部）のうち、対応するものとの間を延びている。これに代えて、図１３Ａに示すように、各ドライブ面１８は、アングル部を成すように連結された２つの部分であって各々概して平面を成すもの（two generally flat, angled sections）５７を有してもよく、それら２つの部分５７の各々は、前記連続面の両端部５４（両側の端部）のうち、対応するものから延びるとともに、前記連続面の中央部５６において概して集結している。いずれの場合にも、後に詳述するように、少なくとも１つの伝達部材５０が、概して、ドライブ面１８の中央部５６から、ドライブ面１８の両端部５６のうちのいずれかに向かって変位するように入力部材１２が伝達部材５０を押すと、出力部材１６が軸方向に変位する。

ドライブ・アセンブリ１０は、望ましくは、入力部材１２が出力部材１６を回転させる際に媒介となる１または複数の伝達部材５０を有するが、このドライブ・アセンブリ１０は、これに代えて、いずれの伝達部材も有しないように構成してもよい。この種の別の構成態様においては、入力部材１２の内側軸方向端部１２ａが、出力部材１６のドライブ面１８を直接駆動するようにそのドライブ面１８に係合するように、形成される。例えば、入力部材１２は、１または複数の凸部または歯部（構造については図示しない）を有してもよく、その１または複数の凸部または歯部は、出力部材１６の１または複数のドライブ面１８によって下方からまたは背後から直接支持されるように摺動可能に配置される。伝達部材５０を有する前述の構造を採用する場合と同様に、入力部材１２の初期の回転を原因として、上述の、摺動する歯部が、まず、出力部材１６を軸方向に押して出力部材１６とクラッチ部材１４との係合を解除し、次に、出力部材１６を周方向に押して出力部材１６を軸線Ａ_Ｃの回りを回転させる。

次に、図３、図４、図６および図８を参照するに、連続面を有する望ましい複数のドライブ面１８の各々は、望ましくは、概して楕円状を成す空洞６０によって実現され、その空洞６０は、後述のように、出力部材１６の、半径方向に延びる（放射状に広がる）端面８２から軸方向に延びるとともに、中心軸線Ａ_Ｃの回りを周方向に、全周より短い長さで延びている。入力部材１２は、望ましくは、半径方向に延びる（放射状に広がる）端面７４を有し、その端面７４は、出力部材１４の端面８２に対向するとともに、その端面８２から軸方向にすきま距離ｄ_Ｓ（図３Ｂおよび図４Ａ参照）だけ隔たっており、さらに、空洞６２を少なくとも１つ、望ましくは複数有しており、各空洞６２は、端面７４から軸方向に延びるとともに、中心軸線Ａ_Ｃの回りを周方向に、全周より短い長さで延びている。入力部材１２の複数の空洞６２は、中心軸線Ａ_Ｃの回りに互いに離隔させられており、さらに、各空洞６２は、出力部材１６の複数の空洞６０のうち、対応するものと概して位置合わせされている。さらに、複数の伝達部材５０のそれぞれは、各伝達部材５０が、対応するドライブ面１８に沿って変位可能であるように、出力部材１６の複数の空洞６０のうち、対応するものの内部に部分的に配置され、同時に、入力部材１２の複数の空洞６２のうち（その空洞６０に対して）位置合わせされたものの内部に部分的に配置される。

図４を参照するに、ドライブ・アセンブリ１０のこの望ましい構成態様においては、入力部材１２が、後述の方法で、複数の伝達部材５０を介して出力部材１６を駆動する。ドライブ・アセンブリ１０が静止状態すなわち非回転状態にある場合には、各伝達部材５０は、望ましくは、図４Ａに示すように、ドライブ面１８の中央部５６に配置されているが、いずれかの端部５４寄りに配置されていてもよい。いずれにしても、入力部材１２が、例えば、図４に示すように、第１角度変位方向Ｒ_１に回転し始めると、入力部材１２は、まず、出力部材１６に対して相対的に角度変位し、この角度変位は、図４Ｂに示すように、入力部材１２の空洞６２の端部６４が伝達部材５０に接触するまで行われる。その後、入力部材１２は、出力部材１６に対して相対的に角度変位することを継続的に行い、その間、図４Ｃに示すように、伝達部材５０を、出力部材１６の複数の空洞６０のうち特定のものの内部においてドライブ面１８の一方の端部５４に近づくように転動または／および摺動するように押し続ける。入力部材１２が伝達部材５０を押して、その伝達部材５０をドライブ面１８の２つの曲がり部５８の一方に沿って変位させるにつれて、出力部材１６は、軸方向にのうち、第１外向き方向（第１軸方向）Ｄ_１であって入力部材１２から外向きに離れるものに押され、このとき、入力部材１２は、後述のように、軸方向に変位しない。

ひとたび出力部材１６が、その出力部材１６のリテンション面２２をクラッチ部材１４のストップ面２０から離脱させるのに十分な軸方向距離ｄ_Ａ（図４Ｄ）で変位すると（図３Ｂ参照）、入力部材１２は、続けて、出力部材１６を（すなわち、１または複数の伝達部材５０を介して）押して中心軸線Ａ_Ｃの回りに角度変位させることを行い、それにより、従動部材１を回転させる。しかし、ひとたび入力部材１２の回転が停止すると、付勢部材３０が出力部材１６を第２軸方向Ｄ_２に、入力部材１２およびクラッチ部材１４に向かって付勢するかまたは押し、この動作は、上述のように、出力部材１６のリテンション面２２がクラッチ部材１４のストップ面２０に再度係合するまで行われる。また、出力部材１６が入力部材１２に向かって接近すると、各伝達部材５０が、ドライブ面１８の曲がり部５６から離れて、ドライブ面１８の中央部５４に到達するように押される。入力部材１２が第１方向（第１角度変位方向）Ｒ_１に角度変位することについて文章および図面を用いて説明したが、入力部材１２は、出力部材１６（ひいては、従動部材１）を、逆向きである第２方向（第２角度変位方向）Ｒ_２に、実質的に同じ方法で駆動してもよい。

図１２および図１３を参照するに、ドライブ・アセンブリ１０の別の構成態様においては、前述の、各々、アングル部を有するように２つの部分によって構成された複数のドライブ面１８の各々が、望ましくは、概してＶ字状を成すノッチ（切り欠き、溝）６４によって実現され、そのノッチ６４は、望ましい筒状の本体部（後述）の、半径方向に延びる（放射状に広がる））端面から軸方向に延びるとともに、前記本体部を完全に通過するように半径方向に延びており、それにより、複数のノッチ６４は「開口部」である。入力部材１２は、望ましくは、（ドライブ面１８に）向かい合う端面(facing end surface)７７であって、各々、開口している複数のＶ字状ノッチ６６を有するものを備えており、入力部材１２の各ノッチ６６は、出力部材１６の複数のノッチ６４のうち、対応するものに対して概して位置合わせされている。さらに、複数の伝達部材５０のそれぞれは、各伝達部材５０が、対応するドライブ面１８に沿って変位可能であるように、出力部材１６の複数のノッチ６４のうち、対応するものの内部に部分的に配置され、同時に、入力部材１２の複数のノッチ６６のうち位置合わせされたものの内部に部分的に配置される。さらに、互いに位置合わせされるノッチ６４とノッチ６６との組合せは開口部であるため、ドライブ・アセンブリ１０のこの別の構成態様は、望ましくは、ディスク状のケージ６８であって複数の穴６９を有するものを備えている。ケージ６８は、入力部材１２と出力部材１６との間に配置され、各伝達部材５０は、ケージ６８の複数の穴６９のうち、対応するものの内部に配置され、それにより、複数の伝達部材５０を、互いに対を成すノッチ６４とノッチ６６との組合せの内部に保持する。

特に図１３Ａおよび図１３Ｂを参照するに、ドライブ・アセンブリ１０のこの別の構成態様は、後述の相違点を除き、前述の望ましい構成態様と全体的に共通する。ドライブ・アセンブリ１０が静止状態にある場合には、各伝達部材５０は、図１３Ａに示すように、中央部５６のうち、アングル部を有する表面を形成するように互いに連結された２つのアングル表面形成部５７が互いに交わる位置に位置する。入力部材１２が、例えば、図１３Ｂに示すように、第１角度変位方向Ｒ_１に回転し始めると、入力部材１２は、各伝達部材５０が出力部材１６の複数のノッチ６４のうち特定のものの内部においてドライブ面１８の一方の周方向端部（端部）５４に近づくように転動または／および摺動するように各伝達部材５０を押しつつ、出力部材１６に対して相対的に角度変位する。伝達部材５０が、ドライブ面１８のアングル表面形成部５７に沿って変位するにつれて、出力部材１６は、図１３Ｂに示すように、第１外向き方向（第１軸方向）Ｄ_１であって入力部材１２から外向きに離れるものに軸方向に押される。ひとたび、各々、半径方向に延びるリテンション面同士４７，４８であって互いにかみ合うが互いに離脱すると、入力部材１２は、続いて、１または複数の伝達部材５０を介して出力部材１６を押して中心軸線Ａ_Ｃの回りに角度的に変位させることを行い、それにより、従動部材１を回転させる。入力部材１２の回転が停止すると、付勢部材３０が出力部材１６を第２軸方向Ｄ_２に、入力部材１２およびクラッチ部材１４に向かって付勢しまたは押し、この動作は、上述のように、出力部材１６のリテンション面２２がクラッチ部材１４のストップ面２０に再度係合するまで行われる。同時に、出力部材１６が入力部材１２に向かって接近すると、各伝達部材５０が、一方の端部５４に近い位置から中央部５４に戻るように押される。

図５および図６を参照するに、入力部材１２は、望ましくは、概して長くて円筒状を成す本体部７０を有し、その円筒状の本体部７０は、互いに対向する内側端部７０ａおよび外側端部７０ｂと、その内側端部７０ａに位置する環状のフランジ７２とを有する。そのフランジ７２は、概して環状を成すとともに半径方向に延びる端面７４を形成し、伝達部材５０用の複数の空洞６２が、上述のように、端面７４に形成されている。さらに、本体部７０は、内側端部７０ａから内向きに延びる、円形断面を有する中央のポケット７５を有し、また、本体部７０は、後述のように、従動部材１の一端部を収容するように構成されている。さらに、外側端部７０ｂは、望ましくは、ハンドル１３を装着するように構成されている（図１参照）。望ましくは、円筒状の本体部７０は、望ましいハウジング部材４０の内部において、ベアリング１５、最も望ましくは、複列ボール・ベアリングにより回転可能に支持され、ベアリング１５は、ハウジング４０のボア４２内に、入力部材１２が回転することは可能であるが軸方向には変位しないように配置されている。図１１および図１２に示す別の構成態様においては、入力部材１２が、概して円形断面を有して円筒状を成す本体部７６を有し、その本体部７６は、内側端部７６ａに位置し、かつ、半径方向に延びる環状の表面７７であって複数のノッチ６６が形成されているものと、外側端部７６ｂに位置し、かつ、半径方向に延びる壁７８とを有する。

図１、図８および図９を参照するに、上述のように、出力部材１６は、望ましくは、概して長くて円筒状を成す本体部８０を有し、その円筒状の本体部８０は、内側軸方向端部８０ａおよび外側軸方向端部８０ｂとを有するとともに、上述のように、テーパ化された外周面１７を形成する。本体部８０は、半径方向に延びる端面８２と、上述のように、その端面８２から内向きに延びる、伝達部材５０用の複数の空洞６０と、本体部８０の内側軸方向端部８０ａと外側軸方向端部８０ｂとの間を延びる中央ボア８４とを有する。そのボア８４は、上述のように、従動部材１のカプラ部２を収容するように構成され、それにより、円筒状の本体部８０は、従動部材１の一部２に沿って軸方向に変位可能となっている。具体的には、ボア８４およびカプラ部２は、それぞれ、軸方向に延びるスロット８６，８７であって互いに位置合わせされたものを有し、また、図２に示すように、キー８８が、スロット８６，８７より成る各組のスロット対の内部に、従動部材１のカプラ部２上において本体部８０が軸方向に変位することが可能であるように、配置されている。図１１および図１２に示す別の構成態様においては、入力部材１２が、概して円形断面を有して円筒状を成す本体部９０を有し、その本体部９０は、内側端部９０ａに位置し、かつ、半径方向に延びる環状の表面９２と、外側端部９０ｂに位置し、かつ、半径方向に延びる壁９２とを有する。

特に図１を参照するに、現時点において望ましい用途においては、従動部材１が、ボール・スクリュー型アクチュエータ６のナット５に装着された円筒状のコネクタ４であり、そのアクチュエータ６は、ゲート・バルブ（図示しない）の閉塞部(closure element、バルブ、ゲート）（図示しない）に連結されているスクリュー７を有する。ナット５は、中心軸線Ａ_Ｃの回りに回転可能であり、一方、スクリュー７は、中心軸線Ａ_Ｃに沿って直線変位可能であり、それにより、前記閉塞部を開位置と閉位置との間で移動させる。この構造により、ドライブ・アセンブリ１０は、トルクをコネクタ４に伝達し、それにより、ナット５が中心軸線Ａ_Ｃの回りに回転して前記閉塞部を直線変位させる。その閉塞部に作用する圧力が、スクリュー７、ナット５およびコネクタ４の逆転(back-driving)を招来し得るレベルに到達すると、コネクタ４の回転が、出力部材１６がクラッチ部材１４に係合することによって阻止される。それにより、前記閉塞部は、閉位置（図示しない）に保持される。

このドライブ・アセンブリ１０は、ゲート・バルブを操作するボール・スクリュー型アクチュエータを駆動するという用途において図面および文章によって説明されているが、このドライブ・アセンブリ１０は、例えば、パンタグラフ式ジャッキ装置(scissor jack device)のように、回転式アクチュエータの「逆転(back-driven)」が発生するかもしれない他の任意の用途において使用してもよい。

当業者であれば、上述のいくつかの実施形態についての上位概念的な発明思想から逸脱することなく、それら実施形態に対する変更を行うことが可能であることが理解される。よって、本発明は、ここに開示されている具体的ないくつかの実施形態に限定されるのではなく、後続する特許請求の範囲の欄に概略的に記載されている本発明の主旨および範囲内のいくつかの変更点を包含することを意図されていることが理解される。

Claims

中心軸線回りに回転可能な従動部材にトルクを伝達するロック機能付きドライブ・アセンブリであって、
前記軸線回りに回転可能であるとともに、内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する入力部材と、
前記軸線に関して固定されたクラッチ部材と、
内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する出力部材と
を含み、
その出力部材は、前記従動部材に摺動可能に連結されており、その連結は、前記出力部材が前記軸線に沿って前記従動部材に対して相対的に変位可能であるとともにその出力部材が角度的に変位すると前記従動部材が角度的に変位させられるように行われ、
その出力部材は、その出力部材の角度的変位を実質的に阻止するように前記クラッチ部材に離脱可能に係合させられることが可能であり、その出力部材は、少なくとも一つのドライブ面を有しており、そのドライブ面は、前記内側軸方向端部に近接するとともに、前記中心軸線に関して周方向および軸方向に延びており、
前記入力部材の内側軸方向端部は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記クラッチ部材との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記従動部材を回転させるように行われるドライブ・アセンブリ。
前記出力部材が前記クラッチ部材に係合することにより、前記従動部材の角度的変位が阻止される請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
さらに、前記出力部材を前記入力部材に向かって付勢し、それにより、前記出力部材が前記クラッチ部材に係合するように構成された付勢部材を含む請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
前記クラッチ部材は、摩擦面を含み、
前記出力部材は、相手側摩擦面を含み、その相手側摩擦面は、前記出力部材の角度的変位を阻止するように前記クラッチ面に摩擦係合することが可能である請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
第１の特徴と第２の特徴とのうちのいずれかを有し、
前記第１の特徴は、前記クラッチ部材が、概して円錐状を成すように軸方向にテーパ化している内周面であって前記ストップ面を提供するものを有し、かつ、前記出力部材が、概して円錐状を成すように軸方向にテーパ化している外周面であって前記リテンション面を提供するものを有し、その出力部材は、その出力部材の外面が前記クラッチ部材の内面に係合するように、前記クラッチ部材内に少なくとも部分的に配置されることが可能であるというものであり、
前記第２の特徴は、前記クラッチ部材が、半径方向に延びる放射状面であって前記摩擦面を提供するものを有し、前記出力部材が、半径方向に延びる放射状面であって前記クラッチ面を提供するとともに前記クラッチ部材の放射状面に軸方向に係合可能であるものを有するというものである請求項４に記載のドライブ・アセンブリ。
さらに、少なくとも一つの伝達部材を含み、その伝達部材は、前記入力部材と前記出力部材との間に配置されるとともに、前記入力部材が角度的に変位すると、前記伝達部材が前記出力部材のドライブ面に押し付けられるように構成されており、その押付けは、前記リテンション面が前記摩擦面から離脱するまでの間、前記伝達部材が前記ドライブ面に沿ってある長さで変位した後、前記入力部材が前記出力部材を押し、それにより、その出力部材が、前記伝達部材を介して前記中心軸線回りに角度的に変位させられる請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
前記伝達部材は、球状体を含む請求項６に記載のドライブ・アセンブリ。
前記出力部材は、複数のドライブ面であって前記中心軸線の周方向において互いに隙間を隔てているものを含み、前記少なくとも一つの伝達部材は、複数の伝達部材であって、各々、前記複数のドライブ面のうち、対応するものに対向するように配置されている請求項６に記載のドライブ・アセンブリ。
前記出力部材は、概して円筒状を成す本体部を有し、その本体部は、前記軸線に沿って隙間を隔てた第１端部および第２端部であって互いに対向するものを有し、前記第１端部は、前記入力部材に少なくとも概して隣接しており、
前記ドライブ面は、前記本体部の第１端部に位置する、互いに対向する両端部と、前記本体部の第１端部から軸方向に外れた位置に位置する中央部とを有し、
前記出力部材は、前記入力部材が前記伝達部材を押し付け、それにより、その伝達部材が概して前記ドライブ面の中央ポーションから離れる向きであって、前記ドライブ面の第１端部および第２端部のうちのいずれかに接近する向きに変位すると、軸方向に変位する請求項６に記載のドライブ・アセンブリ。
第１の特徴と第２の特徴とのうちのいずれかを有し、
前記第１の特徴は、前記ドライブ面が、概して連続する連続面として形成され、その連続面は、互いに対向する２つの曲がり部をさらに有し、各曲がり部は、前記中央部と、前記ドライブ面の第１端部および第２端部のうち、対応するものとの間を延びているというものであり、
前記第２の特徴は、前記ドライブ面が、アングル部を成すように連結された２つの部分であって各々概して平面を成すものを有し、それら２つの部分の各々は、前記ドライブ面の第１端部および第２端部のうち、対応するものから延びるとともに、前記面の中央部において概して集結するというものである請求項９に記載のドライブ・アセンブリ。
さらに、付勢部材を含み、その付勢部材は、前記出力部材を概して前記クラッチ部材に向かって付勢するように構成されており、その付勢は、前記伝達部材が概して前記ドライブ面の中央部に向かって変位している間、前記出力部材のリテーナが、前記クラッチ部材のストッパに係合するように行われる請求項９に記載のドライブ・アセンブリ。
前記出力部材は、前記第１端部の位置に、半径方向に延びる放射状の端面と、その端面から軸方向に延びるとともに前記中心軸線の周方向に部分的に延びている、長さを有する少なくとも１つのキャビティとを有し、そのキャビティは、前記少なくとも１つのドライブ面によって少なくとも部分的に画定される請求項９に記載のドライブ・アセンブリ。
前記入力部材は、半径方向に延びる放射状の端面を有し、その端面は、前記出力部材の端面に概して対向するとともにその出力部材の端面から軸方向に隙間を隔てており、前記入力部材は、さらに、それの端面から軸方向に延びるとともに前記中心軸線の周方向に部分的に延びている少なくとも１つのキャビティを有し、その入力部材の少なくとも１つのキャビティは、前記出力部材の少なくとも１つのキャビティと概して位置合わせされており、前記少なくとも１つの伝達部材は、前記入力部材のキャビティおよび前記出力部材のキャビティであって互いに位置合わせされているものの内部に部分的に配置されている請求項１２に記載のドライブ・アセンブリ。
前記クラッチ部材は、概して円筒状を成すハウジングによって形成されており、そのハウジングは、両端部と、それら両端部の間を延びる中央ボアとを有しており、前記入力部材および前記出力部材は、前記ボア内に少なくとも部分的に配置されており、前記ストッップは、前記ハウジングのボアを少なくとも部分的に画定する内周面によって形成されている請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
前記出力部材は、概して円筒状を成す本体部を有し、その本体部は、両側の軸方向端部と、それら軸方向端部の間を延びる中央ボアとを有しており、前記ドライブ面は、前記両側の軸方向端部のうちのいずれかの位置と概して同じ位置に形成されており、前記ボアは、前記従動部材の一部を収容するように構成されており、その収容は、前記円筒状の本体部が前記一部の従動部材に沿って軸方向に変位することが可能であるように行われる請求項１に記載のドライブ・アセンブリ。
回転式アクチュエータであって、
ボール・スクリュー・アセンブリであって、スクリューとナットとを有し、そのナットは、中心軸線回りに回転可能であり、前記スクリューは、前記軸線に沿って直線変位可能であるものと、
前記ナットにトルクを伝達するように構成されたロック機能付きドライブ・アセンブリと
を含み、
そのロック機能付きドライブ・アセンブリは、
前記軸線回りに回転可能であるとともに、内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する入力部材と、
前記軸線に関して固定されたクラッチ部材と、
内側軸方向端部および外側軸方向端部を有する出力部材と
を含み、
その出力部材は、前記ナットに摺動可能に連結されており、その連結は、前記出力部材が前記軸線に沿って前記ナットに対して相対的に変位可能であるとともにその出力部材が角度的に変位すると前記ナットが角度的に変位させられるように行われ、
その出力部材は、その出力部材の角度的変位を実質的に阻止するように前記クラッチ部材に離脱可能に係合させられることが可能であり、その出力部材は、少なくとも一つのドライブ面を有しており、そのドライブ面は、前記内側軸方向端部に近接するとともに、前記中心軸線に関して周方向および軸方向に延びており、
前記入力部材の内側軸方向端部は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記クラッチ部材との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記ナットを回転させるように行われる回転式アクチュエータ。
さらに、概して円筒状を成すコネクタを含み、そのコネクタは、前記ナットに連結された第１端部と、カプラ部を有する第２端部とを有し、
前記出力部材は、その出力部材を前記ナットに摺動可能に連結するように、前記コネクタのうちのカプラ部上に摺動可能に配置される請求項１に記載の回転式アクチュエータ。
中心軸線回りに回転可能な従動部材にトルクを伝達するロック機能付きドライブ・アセンブリであって、
回転可能な入力部材と、
静止状態にあるクラッチ部材であってストップ面を有するものと、
前記軸線に沿って前記従動部材に対して相対的に直線変位可能であるように前記従動部材に摺動可能に連結された出力部材と
を含み、
その出力部材は、前記クラッチ部材のストップ面に係合可能なリテンション面を有し、その係合は、前記出力部材の角度的変位と、周方向および軸方向に延びる少なくとも１つのドライブ面の角度的変位を実質的に阻止するように行われ、
前記入力部材は、前記出力部材のドライブ面に作動的に係合させられることが可能であり、その係合は、前記入力部材が角度的に変位すると、前記出力部材が、前記摩擦面との係合が解除されるように軸方向に変位させられた後に、前記中心軸線回りに角度的に変位させられ、それにより、前記出力部材が前記従動部材を回転させるように行われるドライブ・アセンブリ。