JP2020076501A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ガイド管とガイドブッシュとの間の高められた結合強度を提供することができるアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１０であって、第１の結合ユニットと、第２の結合ユニットと、第１の結合ユニットと第２の結合ユニットとの間に配置されたばねと、このばねの内部に配置されたガイド管１２と、このガイド管１２内に進入するように、このガイド管１２に対して相対的に変位可能でなければならないように構成された可動ロッドとを有しており、この可動ロッドがガイドブシュ１４内に支承されている、アクチュエータ１０において、ガイドブシュ１４が、このガイドブシュ１４の周方向に全周にわたって延びる切欠き１８を有しており、この切欠き１８が、ガイド管１２の先細りにされた端部を収容するように構成されていることを特徴とする、アクチュエータ１０。【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータであって、
アクチュエータを第１の上位のアッセンブリに結合するための第１の結合ユニットと、
アクチュエータを第２の上位のアッセンブリに結合するための第２の結合ユニットと、
第１の結合ユニットと第２の結合ユニットとの間に配置されていて、この第２の結合ユニットに対する第１の結合ユニットの間隔変化により長さが可変となるばねと、
ばねの内部に配置されていて、少なくとも並進するように第１の結合ユニットに固く結合されたガイド管と、
ばねの内部に配置されていて、少なくとも並進するように第２の結合ユニットに固く結合された、ガイド管内に進入するように、このガイド管に対して相対的に変位可能でなければならないように構成された可動ロッドと
を有しており、
可動ロッドがガイドブシュ内に支承されており、このガイドブシュが、ガイド管の、第１の結合ユニットと反対の側の端部において少なくとも部分的にこの端部内に配置されていて、ガイド管に固く結合されている、アクチュエータに関する。

互いに伸縮するように変位可能な２つの管を有していて、１つのばねによって取り囲まれているアクチュエータが、先行技術において一般的に公知である。しかしながら、ガイドブシュとガイド管との間の結合プロセスによって、ガイド管の、ガイドブシュに結合された端部が、ガイドブシュの直径を上回って張り出してしまうという問題が相変わらず生じている。

作動中、ガイド管のこの突出した縁部は、特に取り囲んでいるばねがコーティングかつ／またはフロック加工されている場合、このばねの表面に損傷を与えてしまう。ばねコーティングの摩耗によって、例えば騒音が作動中に発生してしまう。さらに、ばねの表面の損傷によって、腐食が生じてしまう。この腐食は、引き続き、応力亀裂を引き起こし、最終的には、ばね破壊を引き起こしてしまう。

さらに、ガイド管へのばねの作用に基づき、ガイドブシュがアクチュエータの寿命にわたって当初の位置から緩んでしまう。これによって、例えば、駆動装置の水密性が失われてしまうため、駆動装置が故障してしまう。

ガイド管が個々の箇所においてガイドブシュ内に圧入され、「ディンプル（Knaggen）」とも呼ばれる、ガイド管とガイドブシュとの間の現在の結合部の更なる欠点は、この結合部の品質確保が、圧入スポットの圧入深さに関連して行われなければならないことにある。このためには、測定およびコストにかなりの手間が必要になってしまう。

したがって、本発明の課題は、先行技術の欠点を取り除くことができ、ガイド管とガイドブシュとの間の高められた結合強度を提供することができるアクチュエータを提供することである。

この課題は、冒頭に記載したアクチュエータにおいて、さらに、ガイドブシュが、このガイドブシュの周方向に全周にわたって延びる切欠きを有しており、ガイド管が、先細りにされた端部を有しており、ガイド管の先細りにされた端部が、ガイドブシュの切欠き内に収容されていることを特徴とするアクチュエータによって解決される。

本発明に係るアクチュエータのガイドブシュに基づき、ガイド管の、ガイドブシュに隣り合った端部を全周にわたってガイドブシュの切欠き内へと変形させ、これによって、ガイド管の端部に向かってガイド管の外径および内径を縮径することができる。その際、ガイド管とガイドブシュとの間に平滑な移行部を得ることができ、取り囲んでいるばねの損傷を回避することができるように、ガイド管の材料を変形させることができる。

ここで念のために付言しておくと、取り囲んでいるばねは、当然ながら、引張ばねであってもよいし、圧縮ばねであってもよく、アクチュエータは、例えばピストンシリンダアッセンブリ、一例としてガスばねの形態のパッシブなアクチュエータとして形成されていてもよいし、例えばスピンドル駆動装置の形態のアクティブなアクチュエータとして形成されていてもよい。

本発明に係るアクチュエータでは、ガイドブシュが、周方向に沿って完全にガイド管に結合されており、従来のように複数の結合スポットにおいてのみ結合されているのではないという事実に基づき、ガイドブシュをガイド管から引き抜く際の抵抗となり得る引抜き力が大幅に高められている。従来のアクチュエータにおけるガイド管からのガイドブシュのこの引抜き力が約２００Ｎであるとすると、本発明に係るアクチュエータにおけるガイド管からのガイドブシュの引抜き力は約１０００Ｎであり得る。

有利には、ガイドブシュの組付け状態において、切欠きの、第１の結合ユニットに近い方に配置された側面が、切欠きの、第１の結合ユニットから遠い方に配置された側面よりも緩傾斜である、ガイドブシュの外周面から切欠きの底部へと向かう移行部を有することができる。こうして、ガイド管の先細りにされた端部を完全にガイドブシュの外側輪郭に当て付けることができる。その際、ガイド管とガイドブシュとの間に、より大きなもしくは意図的に設けられるエアギャップが形成されることはない。つまり、ガイド管が、ガイドブシュの外側輪郭における「ハード」な形状変化に従う必要はない。「よりなだらか」な移行部によって、例えばガイド管の材料における切欠き効果を減少させることができるかまたは回避することさえできる。

ガイドブシュの外周面と、切欠きの、第１の結合ユニットに近い方に配置された側面との間の移行部は、１０°〜４５°、特に２０°〜３５°の範囲内の角度を有することができる。こうして、ガイド管の真っ直ぐな部分から、ガイド管の変形に基づきガイドブシュの外側の経過に従うガイド管の先細りにされた部分への緩やかな移行が可能となる。これによって、ガイド管の材料の弱化または破壊すら回避することができる。

さらに、ガイドブシュの外周面と、切欠きの、第１の結合ユニットから遠い方に配置された側面との間の移行部が、８０°〜１００°の範囲内、特に９０°の角度を有することができる。この著しく急傾斜の側面によって、ガイド管の端部に対してストッパを提供することができる。このストッパには、結合された状態で管が接触している。

ガイド管とガイドブシュとの間の結合部は、水密な結合部を形成することができる。特にガイド管は全周にわたってガイドブシュに係合しているので、ガイド管とガイドブシュとの間の水密な結合部は、付加的なシール要素なしでも得ることができる。しかし、当然ながら、ガイドブシュに少なくとも１つのシール要素、例えばＯリングが設けられていてもよい。

本発明の１つの改良形態では、ガイド管がその内周面に、半径方向内向きに突出した少なくとも１つの突出部を有することができる。この突出部は、ガイドブシュの組付け状態において、このガイドブシュの、第１の結合ユニットに向けられた端部に接触している。突出部は、ガイド管の変形加工前かつ／または変形加工中にガイドブシュが、突出部により予め規定された位置よりもさらにガイド管内へと変位させられることを阻止することができる。さらに、こうして、ガイド管内へのガイドブシュの導入時に、予め規定された組付け位置への到達が簡単に可能となる。この組付け位置では、切欠きが半径方向でガイド管の端部に合致している。

少なくとも１つの突出部は、ガイド管の長手方向軸線に対して平行に延在することができる。こうして、突出部が、ガイド管を撓みモーメントに抗して安定させる機能を同時に有することができる。

有利には、突出部をガイド管と一体に形成することができ、これによって、ガイド管の周方向に沿った横断面が、厚い肉厚と薄い肉厚とを交互に有している。少なくとも１つの突出部とのガイド管の一体の構成は、ガイド管の製造コストとガイド管の安定性とに有利な影響を与えることができる。こうして、ガイド管を、例えば押出し異形材として形成することができる。

ガイドブシュの切欠き内に、半径方向外向きに突出した少なくとも１つの突出部を配置することができ、この突出部が、ガイド管の内面に係合していて、ガイドブシュに対して相対的なガイド管の回転を阻止するように構成されている。特にガイドブシュの切欠き内に配置された１つの突出部は、切欠きの高さ全体にわたって延在することができるものの、有利には切欠きの高さの最大半分にまで延在することができる。少なくとも１つの突出部は、ガイドブシュの切欠きの両側面を互いに繋ぐことができる。

ガイドブシュの組付け状態において、このガイドブシュの、第１の結合ユニットに向けられた端部に隣り合ったガイドブシュの部分が、ガイドブシュの、第２の結合ユニットに向けられた端部に隣り合ったガイドブシュの部分よりも小さな外周面を有することができる。したがって、より大きな外周面を有していて、有利には、ガイド管の端部に対するストッパを形成する側面に直接的に続くガイドブシュの部分は、まだ変形加工されていない状態におけるガイド管に対してもストッパを形成することができる。

ガイドブシュの切欠き内に収容されたガイド管の部分は、ガイドブシュの、第１の結合ユニットに向けられた端部を取り囲むガイド管の部分よりも大きな肉厚を有することができる。これは、特にガイドブシュに対応配置された端部におけるガイド管の変形加工時に、ガイド管の材料がその縮径に基づき圧縮され、場合によっては、幾分流動し始めることすらあることに起因し得る。したがって、ガイド管の変形加工された端部が、その外面では、変形加工工具、例えば成形ジョーの輪郭に従うことができ、その内面では、ガイドブシュの外側輪郭に従うことができる。前述したように、変形加工工具とガイドブシュとの間に、十分に接近し合った状態で、つまり、変形加工プロセスの終了時に残されるギャップは、変形加工前の同部分におけるガイド管の肉厚よりも少なくとも部分的に大きくなってしまう。

有利には、ガイド管の、第１の結合ユニットと反対の側の端部が、変形加工された状態において、ガイド管の同端部に続くガイドブシュの部分よりも小さな外周面を有することができる。これは、ガイド管の変形加工された端部がその外面でも、ガイド管の変形加工された端部に続くガイドブシュの部分よりも深くガイドブシュの切欠き内に沈み込むことができることを意味している。これによって、ガイド管の、例えば金属、一例としてアルミニウムから形成されていて、シャープエッジとなり得る縁部が、ガイドブシュに対して半径方向外向きに突出しないことを保証することができる。したがって、ガイド管による損傷からの、取り囲んでいるばねの保護を十分に改善することができる。

ガイド管の、第１の結合ユニットと反対の側の端部の外周面は、変形加工された状態において、ガイド管の周方向に沿って実質的に均一であってよい。すでに上述したように、ガイド管をガイドブシュに全周にわたって結合する、周方向で完全なガイド管の変形加工は、ガイド管の端部分全体、特に管端部の、全周にわたって延在する外側の縁部が、管端部に続くガイドブシュの部分を越えて半径方向に突出させられ、これによって、ばねがガイド管によって損傷を受けることがないことを保証している。

さらに、ガイドブシュは、このガイドブシュの組付け状態において第１の結合ユニットに向けられた端部に、外周面に全周にわたって延在する面取り部を有することができる。この面取り部は、ガイド管内へのガイドブシュの導入を容易にすることができる。例えば、ガイド管内に導入すべきガイドブシュの部分の外径が、変形加工されていない状態におけるガイド管の内径に比べて過大寸法である場合には、ガイド管内へのガイドブシュの導入が面取り部によって可能となる。

ガイドブシュは、例えばプラスチック、特にＰＥ、ＰＯＭまたはＰＡから形成することができる。さらに、ガイドブシュは射出成形部材として形成することができる。これによって、ガイドブシュひいては本発明に係るアクチュエータの製造コストを削減することができる。ガイド管の材料に比べて軟質のガイドブシュの材料に基づき、取り囲んでいるばねとのガイドブシュの接触時に、同ばねの損傷を回避することができる。

以下に、本発明に係るアクチュエータを１つの実施例に基づき添付の図面を参照しながら一層詳細に説明する。

本発明に係るアクチュエータのガイド管の一方の端部の側方横断面図である。 本発明によるガイドブシュの側方横断面図である。 ａは先行技術のアクチュエータ１０’を示し、ｂは本発明に係るアクチュエータ１０を示す図である。

図１には、全体を符号１０で示した本発明に係るアクチュエータの一部が側方横断面図で示してある。このアクチュエータ１０は、ガイド管１２とガイドブシュ１４とを有している。このガイドブシュ１４は、さらに以下で詳細に説明するガイドブシュ１４の部分がガイド管１２の自由端部に接触するまで、ガイド管１２の開放端部内に挿入されている。

図１に示した断面図に認めることができるように、ガイド管１２はその内面に複数の突出部１６を有している。これらの突出部１６は、本実施の形態では、ガイド管１２とガイドブシュ１４との中心軸線Ａに対して平行に延在している。

ガイド管１２の、ガイドブシュ１４に対応配置された端部は、ガイドブシュ１４の切欠き１８（図２も参照）内に係合するように変形加工されている。さらに、ガイド管１２の変形加工された端部の外周面が、ガイド管１２の同端部に続くガイドブシュ１４の部分２０（図２参照）への平滑な移行部を形成していることを認めることができる。つまり、ガイドブシュ１４の部分２０よりも半径方向外側にガイド管１２の端部の縁部は存在していない。

さらに、図１に認めることができるように、ガイド管１２の変形加工された部分は、ガイド管１２内に深く配置された方のガイドブシュ１４の部分２２を取り囲むガイド管１２の部分よりも大きな肉厚を有している。

ガイドブシュ１４の、ガイド管１２と反対の側の端部は、本実施の形態では、丸みづけられた外縁部を有しており、これによって、ガイド管１２とガイドブシュ１４とを取り囲むばね（図示せず）が、ガイドブシュ１４との接触による損傷から保護されている。

図２には、ガイドブシュ１４が別体で、つまり、ガイド管１２なしで断面図として示してある。切欠き１８が、ガイド管１２（図１参照）内に深く配置された方の第１の側面２４を有していることを認めることができる。この第１の側面２４は、ガイドブシュ１４の部分２２と切欠き１８の底部２６との間に緩やかな移行部を形成している。切欠き１８の底部２６の、切欠き１８の第１の側面２４と反対の側の端部には、第２の側面２８が配置されている。この第２の側面２８は、本実施の形態では、切欠き１８の、中心軸線Ａに対して実質的に平行に延在する底部２６に対して実質的に直交方向に、つまり、本実施の形態では、ガイドブシュ１４の半径方向に延在している。

ガイドブシュ１４の部分２０は、ガイドブシュ１４の部分２２の外径Ｄ２よりも大きい外径Ｄ１を有している。これによって、すでに上述したように、ガイドブシュ１４の部分２０、特に第２の側面２８が、ガイド管１２の変形加工されていない状態でも、変形加工された状態でも、ガイド管１２の、ガイドブシュ１４に結合されるべき端部に対してストッパを提供することが可能となる。

ガイドブシュ１４はその内側に中央の貫通孔を有している。この貫通孔は、可動ロッド（図示せず）をガイドするために働く。

ガイドブシュ１４は、ガイド管１２内に導入すべき端部に、外周面に全周にわたって延在する面取り部３０を有している。この面取り部３０は、ガイド管１２内へのガイドブシュ１４の導入を容易にするために働く。

図３ａおよび図３ｂには、先行技術のアクチュエータ１０’と本発明に係るアクチュエータ１０とが、互いに対照させて示してある。図３ａに認めることができるように、先行技術のガイド管１４’は、内方に圧入された複数の結合スポット３２を有している。これによって、ガイド管１４’の自由端部３４が僅かに外方に湾曲させられるため、自由端部３４が、ガイド管１４’を取り囲むばね３６に損傷を与えてしまう。

図３ｂに示した本発明に係るアクチュエータ１０は、特に図１に関連して説明したように、ガイド管１２とガイドブシュ１４とを有している。ガイド管１２は、本実施の形態では圧縮ばねとして形成されたばね３６によっても取り囲まれている。さらに、ガイドブシュ１４には、このガイドブシュ１４に滑動可能に支承されていて、ガイド管１２内に進入することができる可動管３８が接続されている。

図３ａに示したアクチュエータ１０’と比較して、図３ｂに示したアクチュエータ１０では、ガイド管１２の、ガイドブシュ１４に対応配置された自由端部が、ガイドブシュ１４へのガイド管１２の本発明による結合形態に基づき、可動管３８に向かって先細りにされた形状を有していることを明確に認めることができる。この形状によって、ガイド管１２の部分が半径方向外向きに突出してしまうことが回避され、これによって、ばねの損傷を確実に回避することができる。

Claims (14)

1. アクチュエータ（１０）であって、
   前記アクチュエータ（１０）を第１の上位のアッセンブリに結合するための第１の結合ユニットと、
   前記アクチュエータ（１０）を第２の上位のアッセンブリに結合するための第２の結合ユニットと、
   前記第１の結合ユニットと前記第２の結合ユニットとの間に配置されていて、該第２の結合ユニットに対する前記第１の結合ユニットの間隔変化により長さが可変となるばねと、
   前記ばねの内部に配置されていて、少なくとも並進するように前記第１の結合ユニットに固く結合されたガイド管（１２）と、
   前記ばねの内部に配置されていて、少なくとも並進するように前記第２の結合ユニットに固く結合された、前記ガイド管（１２）内に進入するように、該ガイド管（１２）に対して相対的に変位可能でなければならないように構成された可動ロッドと
   を有しており、
   前記可動ロッドがガイドブシュ（１４）内に支承されており、該ガイドブシュ（１４）が、前記ガイド管（１２）の、前記第１の結合ユニットと反対の側の端部において少なくとも部分的に該端部内に配置されていて、前記ガイド管（１２）に固く結合されている、アクチュエータ（１０）において、
   前記ガイドブシュ（１４）が、該ガイドブシュ（１４）の周方向に全周にわたって延びる切欠き（１８）を有しており、前記ガイド管（１２）が、先細りにされた端部を有しており、前記ガイド管（１２）の前記先細りにされた端部が、前記ガイドブシュ（１４）の前記切欠き（１８）内に収容されていることを特徴とする、アクチュエータ（１０）。
2. 前記ガイドブシュ（１４）の組付け状態において、前記切欠き（１８）の、前記第１の結合ユニットに近い方に配置された側面（２４）が、前記切欠き（１８）の、前記第１の結合ユニットから遠い方に配置された側面（２８）よりも緩傾斜である、前記ガイドブシュ（１４）の外周面（Ｄ１）から前記切欠き（１８）の底部（２６）へと向かう移行部を有していることを特徴とする、請求項１記載のアクチュエータ（１０）。
3. 前記ガイドブシュ（１４）の前記外周面（Ｄ１）と、前記切欠き（１８）の、前記第１の結合ユニットに近い方に配置された前記側面（２４）との間の前記移行部が、１０°〜４５°、特に２０°〜３５°の範囲内の角度を有していることを特徴とする、請求項２記載のアクチュエータ（１０）。
4. 前記ガイドブシュ（１４）の外周面（Ｄ２）と、前記切欠き（１８）の、前記第１の結合ユニットから遠い方に配置された前記側面（２８）との間の移行部が、８０°〜１００°の範囲内、特に９０°の角度を有していることを特徴とする、請求項２または３記載のアクチュエータ（１０）。
5. 前記ガイド管（１２）がその内周面に、半径方向内向きに突出した少なくとも１つの突出部（１６）を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
6. 前記少なくとも１つの突出部（１６）が、前記ガイド管（１２）の長手方向軸線（Ａ）に対して平行に延在していることを特徴とする、請求項５記載のアクチュエータ（１０）。
7. 前記突出部（１６）が前記ガイド管（１２）と一体に形成されていることを特徴とする、請求項５または６記載のアクチュエータ（１０）。
8. 前記ガイドブシュ（１４）の前記切欠き（１８）内に、半径方向外向きに突出した少なくとも１つの突出部が配置されており、該突出部が、前記ガイド管（１２）の内面に係合していて、前記ガイドブシュ（１４）に対して相対的な前記ガイド管（１２）の回転を阻止するように構成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
9. 前記ガイドブシュ（１４）の組付け状態において、該ガイドブシュ（１４）の、前記第１の結合ユニットに向けられた端部に隣り合った前記ガイドブシュ（１４）の部分（２２）が、前記ガイドブシュ（１４）の、前記第２の結合ユニットに向けられた端部に隣り合った前記ガイドブシュ（１４）の部分（２０）よりも小さな外周面（Ｄ２）を有していることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
10. 前記ガイドブシュ（１４）の前記切欠き（１８）内に収容された前記ガイド管（１２）の部分が、前記ガイドブシュ（１４）の、前記第１の結合ユニットに向けられた端部を取り囲む前記ガイド管（１２）の部分よりも大きな肉厚を有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
11. 前記ガイド管（１２）の、前記第１の結合ユニットと反対の側の前記端部が、変形加工された状態において、前記ガイド管（１２）の当該端部に続く前記ガイドブシュ（１４）の部分（２０）よりも小さな外周面を有していることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
12. 前記ガイド管（１２）の、前記第１の結合ユニットと反対の側の前記端部の外周面が、変形加工された状態において、前記ガイド管（１２）の周方向に沿って実質的に均一であることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
13. 前記ガイドブシュ（１４）が、該ガイドブシュ（１４）の組付け状態において前記第１の結合ユニットに向けられた前記端部に、外周面に全周にわたって延在する面取り部を有していることを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。
14. 前記ガイドブシュ（１４）が、プラスチック、特にＰＥ、ＰＯＭまたはＰＡから形成されていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載のアクチュエータ（１０）。