JP2020120574A - リニアアクチュエータのシステムと方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子の回転を、親ネジまたは軸によって直線運動に変換するリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】リニアアクチュエータ１０は、回転子１８と親ネジ２０を備えた回転子アセンブリ１２を含む。親ネジ２０は、回転子１８と共に回転するように回転子１８に結合されている。リニアアクチュエータ１０はさらに、回転子１８を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリ１４と、軸７０および軸筒６６を有する本体アセンブリ１６とを含む。軸筒６６は本体６４に固定されており、固定子と共に回転しないようになっている。軸７０は、その中に親ネジ２０をねじ込み可能に受け入れるように構成された内腔を含む。選択的回転は、軸７０を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されている。【選択図】図１

Description

（関連出願への相互参照）
本出願は、２０１９年１月２８日に出願され、「リニアアクチュエータのシステムと方法」と題された米国仮特許出願第６２／７９７，７０５号に基づいており、優先権を主張し、参照によりその全体を本明細書に組み込む。

（連邦政府による資金提供を受けた研究に関する声明）
適用なし。

一般に、リニアアクチュエータは、回転子と固定子を備えた内部モーターを含む場合がある。固定子は、固定子に対して回転子を強制的に回転させる磁場を生成することができる。回転子の回転は、親ネジまたは軸によって直線運動に変換される。

一態様では、本開示は、回転子および親ネジを有する回転子アセンブリを含むリニアアクチュエータを提供する。親ネジは、回転子と共に回転するように回転子に結合されている。リニアアクチュエータはさらに、回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、軸および軸筒を有する本体アセンブリとを備える。軸は、その中に親ネジをねじ込み可能に受け入れるように構成された内腔を含む。軸は、軸方向に沿って延びる軸スロットをさらに備える。軸ピンが軸筒に挿入され、軸スロット内に受け入れられて、軸が軸筒に固定され、軸が回転子と共に回転するのを防ぐ。さらに、軸ピンと軸スロット間の相互作用は、親ネジと重なる。回転子アセンブリの選択的回転は、軸を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されている。

別の態様では、本開示は、回転子およびナットを有する回転子アセンブリを備えたリニアアクチュエータを提供する。ナットは、回転子と共に回転するために回転子に結合されている。リニアアクチュエータはさらに、回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、ナットにねじ込み可能に結合された軸を有する本体アセンブリとを備える。軸は回転防止ピンに固定されており、回転子と共に回転しないようになっている。回転子アセンブリの選択的回転は、軸を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されている。

別の態様では、本開示は、回転子およびナットを有する回転子アセンブリを備えたリニアアクチュエータを提供する。ナットは、回転子と共に回転するために回転子に結合されている。リニアアクチュエータはさらに、回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、ナットにねじ込み可能に結合された軸をスライド可能に受け入れるように構成された本体を含む本体アセンブリとを備える。軸は本体に固定されており、回転子と共に回転しないようになっている。回転子アセンブリの選択的回転は、軸を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されている。

本開示の前述および他の態様および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。説明では、本明細書の一部を形成し、本開示の好ましい構成を例示として示す添付図面を参照する。そのような構成は、必ずしも本開示の全範囲を表すものではなく、したがって、本開示の範囲を解釈するために特許請求の範囲および本明細書を参照する。

以下の詳細な説明を考慮すると、本発明はよりよく理解され、上記以外の特徴、態様および利点が明らかになるであろう。そのような詳細な説明は、以下の図面を参照する。

本開示の一態様によるリニアアクチュエータの断面図である。 軸が伸長位置にある図１のリニアアクチュエータの断面図である。 図１のリニアアクチュエータの回転子アセンブリの断面図である。 図３の回転子アセンブリの分解断面図である。 図１のリニアアクチュエータの回転子アセンブリの部分上面図である。 図１のリニアアクチュエータの固定子アセンブリの斜視図である。 ワイヤコイルを含む図６の固定子アセンブリの斜視図である。 図１のリニアアクチュエータの本体アセンブリの分解断面図である。 図８の本体アセンブリの組み立てられた断面図である。 図８の本体アセンブリの軸の斜視図である。 本開示の別の態様による図１のリニアアクチュエータの回転子アセンブリの分解断面図である。 本開示の別の態様によるリニアアクチュエータの断面図である。 図１２のリニアアクチュエータの軸の斜視図である。 本開示の一態様による位置センサを含むリニアアクチュエータの断面図である。 本開示の一態様による、後退位置にある軸を備えた位置センサを含むリニアアクチュエータの部分断面図である。 軸が伸長位置にある図１５のリニアアクチュエータの部分断面図である。 本開示の別の態様によるリニアアクチュエータの断面図である。 図１７の線１８−１８に沿ったリニアアクチュエータの回転防止ピンの断面図である。 本開示の別の態様によるリニアアクチュエータの断面図である。 図１９のリニアアクチュエータの底部の詳細図であり、本体の固定された（keyed）スロットとリニアアクチュエータの軸の対応する凹型スロットとの間の相互作用を詳細に示している。 本開示の別の態様によるリニアアクチュエータの斜視図である。 図２１のリニアアクチュエータの底面図である。 図２２の線２３−２３に沿ったリニアアクチュエータの断面図である。 図２２の線２４−２４に沿ったリニアアクチュエータの断面図である。

本明細書における用語「軸方向」およびその変形形態の使用は、対称軸、中心軸、または特定のコンポーネントまたはシステムの延長方向にほぼ沿って延びる方向を指す。例えば、コンポーネントの軸方向に延びる特徴は、そのコンポーネントの対称軸または伸長方向に平行な方向にほぼ沿って延びる特徴であり得る。同様に、用語「径方向」およびその変形の本明細書での使用は、対応する軸方向にほぼ垂直な方向を指す。例えば、構成要素の径方向に延びる構造は、一般に、その構成要素の長手方向軸または中心軸に垂直な方向に沿って少なくとも部分的に延びてもよい。本明細書における用語「円周方向」およびその変形の使用は、対応する軸方向の周りに回転的に延びる方向を指す。例えば、コンポーネントの円周方向に配置または延長された特徴は、対称軸、中心軸、またはそのコンポーネントの伸長方向で定義された中心を持つ円の円周に対応する方向に沿って配置または延長された特徴であり得る。

従来のリニアアクチュエータは、軸または親ネジ、およびナットを含み、一方が共に回転するために回転子に結合され、他方が回転に対し固定されている（すなわち、回転子と共に回転しないようにされている）。通常、軸の一方の長さは回転防止に使用され、軸の別の長さは、回転子を介した親ネジまたはナットの回転に応じて軸の直線作動を促進するためにねじ切りされている。従来のリニアアクチュエータに実装されているこの設計は、アクチュエータのストロークに等しい軸の少なくとも２つの長さ（１つは回転防止用、もう１つは作動用）に対応する必要があるため、その長さまたは高さ（すなわち、軸の作動と平行な方向のアクチュエータのサイズ）を大幅に増加させる。場合によっては、従来の作動は、センサ（例えば、ホール効果センサ）を利用して、軸の作動位置を追跡する。このセンサは、回転防止部とネジ部とは別のさらに別の長さの軸を必要とする場合があり、これによりアクチュエータの長さまたは高さがさらに増加する。軸に沿った各セクションは、アクチュエータのストローク以上に長さを延長する必要がある場合がある。したがって、従来のアクチュエータは、アクチュエータのストロークの少なくとも２倍（および場合によっては３倍）の距離を延長する軸を必要とする場合がある。

一般に、本開示は、本明細書で説明されるように、軸に沿って配置された様々なセクションが軸方向に重なり合うことを可能にするように設計され得るリニアアクチュエータを提供する。例えば、従来のアクチュエータの機能性は、少なくともアクチュエータのストロークに等しい距離までアクチュエータの長さまたは高さを減少させながら達成され得る。このようにして、アクチュエータが占めるパッケージサイズを大幅に縮小することができ、よってアクチュエータが特定の用途で占有するスペースが少なくなる。

図１および図２は、本開示によるリニアアクチュエータ１０の非限定的な一例を示している。リニアアクチュエータ１０は、回転子アセンブリ１２、固定子アセンブリ１４、および本体アセンブリ１６を含むことができる。いくつかの非限定的な例では、回転子アセンブリ１２および固定子アセンブリ１４は、ブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モーターまたは永久磁石同期モーター（ＰＭＳＭ）を形成するために少なくとも部分的に組み合わされてもよい。いずれの場合も、回転子アセンブリ１２と固定子アセンブリ１４は互いにほぼ同心であり、中心軸（axis）１５の周りに配置され、本明細書で説明するように、中心軸１５は、回転子アセンブリ１２の回転軸（axis）と、軸（shaft）がそれに沿って延びることができる軸（axis）とを規定する。

図３〜５に示されるように、回転子アセンブリ１２は、回転子１８、親ネジ２０、少なくとも１つの永久磁石２２、軸受２４、およびスリーブ２６を含むことができる。図示された非限定的な例では、回転子１８は、軸受凹部２８、ネジ凹部３０、および少なくとも１つの磁石アーム３６を含む。軸受凹部２８は、圧入によって軸受２４をその中に受け入れるように構成されてもよい。ネジ凹部３０は、その上面から回転子１８内に軸方向に延び、ねじ凹部３０の底面から軸受凹部２８の上面まで軸方向に延びるネジ孔３４を含むことができる。親ネジ２０は、ネジ孔３４に挿入されて受け入れられるように構成されている。

図示の非限定的な例では、回転子１８は、その底面から軸方向に離れて延びる複数の磁石アーム３６を含む。磁石アーム３６は、円周方向に互いに間隔を空けて、円周方向に隣接する磁石アーム３６の対の間に磁石スロット３８を形成することができる。磁石スロット３８のそれぞれは、その中に対応する永久磁石２２を受け入れるように構成されている。図示された非限定的な例では、スリーブ２６は、回転子１８の外周に挿入されるように構成される。回転子１８の外周から径方向外向きに延びる切り欠き４０は、スリーブが回転子１８に押し付けられたときにスリーブ２６の軸方向止めとして作用する。

一般に、親ネジ２０は、回転可能に回転子１８に結合されるように構成され得る。すなわち、親ネジ２０は、回転子１８とともに回転するように構成されてもよい。図示された非限定的な例では、親ネジ２０は、ネジピン４２で回転可能に回転子１８に固定されてもよい。ネジピン４２は、親ネジ２０の頭部４６を通って径方向に延びるピン孔４４を通して挿入することができる。組み立てられたとき（例えば、図３および５を参照）、ネジピン４２の対向する端部は、回転子１８のネジ凹部３０に形成されたネジピンスロット４８内に受容され得る。図示された非限定的な例では、ネジピンスロット４８は、ネジ凹部３０に向かって（すなわち、中心から離れて）径方向に延び、ネジ凹部３０に沿って軸方向に延びる。スナップピン５０が回転子１８に対して軸方向に拘束されるように、スナップリング５０がネジ凹部３０のリングスロット５２内に収容されてもよい。図示された非限定的な例では、ネジピン４２は、親ネジ２０が回転子１８に対して軸方向に変位するのを防ぐために、スナップリング５０とネジ凹部３０の底面との間に挟まれてもよい。

図６および図７に示されるように、固定子アセンブリ１４は、周囲に配置された複数のポールコア５６を有する固定子コア５４を含むことができる。各ポールコア５６は、ボビン６０の周りに巻き付けられたワイヤコイル５８を含むことができる。いくつかの非限定的な例では、固定子コア５４は、コントローラ（図示せず）への接続を容易にし得るプリント回路基板（ＰＣＢ）６２上に配置され得る。一般に、固定子アセンブリ１４は、コントローラを介して選択的に通電されてもよい。通電されることに応じて、固定子アセンブリ１４は、電磁力を介して永久磁石２２に回転力を発生させ、これが回転子１８を回転させる。いくつかの非限定的な例では、コントローラは、固定子アセンブリ１４によって回転子１８に加えられる方向、速度、および／またはトルクを制御するように構成されてもよい。

図８〜１０に示されるように、本体アセンブリ１６は、本体６４、軸筒６６、ブッシング６８、軸７０、および軸ピン７２を含み得る。本体６４は、その中に形成された固定子凹部７４と、軸方向に貫通する筒孔７６とを含むことができる。固定子凹部７４は、その中に固定子アセンブリ１４およびハウジング８８を受け入れるように構成され得る。筒孔７６は、軸筒６６の第１の端部７８をその中に受容するように構成され得る。ブッシング６８は、第１の端部７８に隣接する軸筒６６の内側ボア８０内に受容され、ブッシング６８は、内側ボア８０と軸７０の外面との間に径方向に配置される。図示された非限定的な例では、軸筒６６は、径方向に貫通する軸ピン孔８１を含むことができる。軸ピン孔８１は、その中に軸ピン７２を受け入れるように構成されてもよい。

図示された非限定的な例では、軸７０は、軸７０の一部に沿って軸方向に延びる内部軸腔８２および軸スロット８４を含む。内部軸腔８２は、それに沿って軸方向に延びる雌ネジを含む。組み立てられたとき（例えば、図１および図２を参照）、内部軸腔８２は、その中に親ネジ２０をねじ込み可能に受け入れてもよい。軸スロット８４は、軸７０の外面の一部に径方向に延び、軸７０の外面の一部に沿って軸方向に延びることができる。図示された非限定的な例では、軸スロット８４は、軸７０の開口端８６に隣接して配置されてもよい。いくつかの非限定的な例では、軸スロット８４は、軸７０に沿って、リニアアクチュエータ１０によって規定されるストロークとほぼ等しい距離だけ軸方向に延びることができる。

リニアアクチュエータ１０の組み立ておよび動作を、図１〜１０を参照して説明する。以下の組み立ておよび動作が説明される順序は、決して限定することを意味するものではない。最初に、第１の端部７８がその中に配置されるように、筒孔７６に軸筒６６を取り付けることにより、本体アセンブリ１６を組み立てることができる。いくつかの非限定的な例では、軸筒６６は金属（例えば、粉末金属）部品であってもよく、本体６４は軸筒６６上に成形されたプラスチック部品であってもよい。次に、ブッシング６８は、軸筒６６の第１の端部７８に隣接する軸筒６６の内側ボア８０に押し込まれてもよい。ブッシング６８が内側ボア８０内に設置された状態で、軸スロット８４が軸ピン孔８１と円周方向に整合するように、軸７０を軸筒６６の内側ボア８０に軸方向に挿入することができる。軸ピン７２は、軸筒６６を通って軸ピン孔８１に径方向に挿入され、少なくとも部分的に軸スロット８４内に延びることができる。このようにして、例えば、軸７０は、回転可能に本体６４に固定され得る。すなわち、軸７０は、回転子アセンブリ１２に対して回転することを防止され得る。

固定子アセンブリ１４は、軸筒６６の外径を押圧することにより本体アセンブリ１６に取り付けられるか、または滑り嵌合（slip fit）して軸筒６６に固定され、固定子アセンブリ１４の回転を防止する。回転子アセンブリ１２は、本体６４上および固定子アセンブリ１４の周りに設置することができる。軸受２４を軸受凹部２８に押し込むことができ、その後、軸筒６６の外径と軸受２４の内径との係合を介して回転子アセンブリ１２を軸筒６６に押し付けることができる。ハウジング８８は、回転子アセンブリ１２の周りに設置することができ、それにより、ハウジング８８と本体６４との間に回転子アセンブリ１２および固定子アセンブリ１４を囲む。

動作中、固定子アセンブリ１４は、固定子アセンブリ１４に対して回転子アセンブリ１２を所望の方向に選択的に回転させるように構成することができる。固定子アセンブリ１４と回転子アセンブリ１２との間の相対回転は、中心軸１５に沿った軸７０の伸長位置（例えば、図２を参照）と格納位置（例えば、図１を参照）との間の選択的な軸方向変位をもたらし得る。例えば、回転子１８のネジピンスロット４８に延びるネジピン４２を介して、回転子１８と共に回転するように回転子１８に結合された親ネジ２０により、回転子１８の回転は親ネジ２０の回転をもたらす。親ネジ２０は軸７０の内部軸腔８２にねじ込まれ、軸スロット８４内の軸ピン７２は軸７０が回転子１８に対して回転するのを防止するので、回転子１８の回転は、伸長位置と後退位置との間の軸７０の軸方向変位をもたらす。

一般に、軸７０の回転防止は、親ネジ２０と軸７０との間のねじ込み関係と同じ軸長に沿って発生し、これにより、リニアアクチュエータ１０は、従来のアクチュエータと比較して低い軸高さを規定できる。図示された非限定的な例では、軸ピン７２と軸スロット８４との間の相互作用は、親ネジ２０と軸方向に重なっている。すなわち、親ネジ２０は軸方向長さ（例えば、中心軸１５に沿った親ネジ２０の長さ）を規定し、軸ピン７２は、親ネジ２０によって規定された軸方向長さの少なくとも一部に沿って軸スロット８４と係合する。いくつかの実施形態では、リニアアクチュエータ１０の設計および特性により、軸７０と親ネジ２０との間のねじ付き相互作用（threaded interaction）として、軸７０の同じ軸長に沿って位置センサを実装することも可能になる。このようにして、例えば、リニアアクチュエータ１０の高さは、従来のアクチュエータと同様の作動、回転防止、および位置センサを収容するために、アクチュエータによって規定されるストローク（すなわち、伸長位置と後退位置の間の直線距離）の少なくとも３倍を占める必要がない。

図１１は、リニアアクチュエータ１０の回転子アセンブリ１００の別の非限定的な例を示している。回転子アセンブリ１００は、回転子アセンブリ１２と設計および機能が類似している場合があり、同様の要素は、本明細書に記載または図面から明らかな場合を除き、同様の参照番号を使用して識別される。図示された非限定的な例では、回転子アセンブリ１００は、回転子アセンブリ１２の円周方向に配置された永久磁石２２とは対照的に、永久磁石リング１０２を含み得る。いくつかの非限定的な例では、永久磁石リング１０２は、接着剤を介してスリーブ２６の内径に取り付けられてもよい。いくつかの非限定的な例では、スリーブ２６の底部は、径方向内側に圧着または角度付けされ、永久磁石リング１０２の底部に形成された面取りまたは傾斜エッジと係合して、回転子アセンブリ１００内の永久磁石リング１０２を軸方向に拘束してもよい。

図１２は、本開示の一態様によるリニアアクチュエータ２００の別の非限定的な例を示している。図示された非限定的な例では、軸受２４は、減少した径方向幅を規定してもよい。このようにして、例えば、軸筒６６の内側ボア８０と軸７０の外面との間に径方向の隙間を増加させることができる。いくつかの実施形態において、位置センサは、後で説明されるように、この径方向の隙間に配置されて伸長位置と後退位置との間の軸７０の位置の表示を提供してもよい。

図１２〜１３を特に参照すると、図示された非限定的な例では、リニアアクチュエータ２００は、軸２０２の開放端２０６（すなわち、親ネジ２０を受け入れるように構成された端）に押し付けられる軸ナット２０４を有する軸２０２を含む。軸２０２は、設計および機能において軸７０と同様であり得、本明細書に記載されるかまたは図面から明らかな場合を除いて、類似の参照番号を使用して類似の要素が識別される。一般に、軸ナット２０４は、軸２０２の円筒状の延長部であってもよい。軸スロット２０８は、軸２０２の外面の一部および軸ナット２０４の外面の一部に径方向に延び、軸方向に沿って延びることができる。図示された非限定的な例では、軸スロット２０８は、軸２０２の開口端２０６に隣接して配置されてもよい。図示された非限定的な例では、軸スロット２０８は、ストローク部分２１０および除去部分２１２を含むことができる。ストローク部分２１０は、軸２０２および軸ナット２０４に沿って、リニアアクチュエータ２００によって画定されるストローク長さにほぼ等しい距離だけ軸方向に延びることができる。除去部分２１２は、ストローク部分２１０から円周方向にオフセットすることができ、軸ナット２０４に沿って軸ナット２０４の端部まで軸方向に延びることができる。軸ナット２０８の端部への軸スロット２０８の連続的な延長により、本体アセンブリ１６を分解する必要なく、軸２０２を取り外すことが可能になる。

図１４は、リニアアクチュエータ１０、または本明細書で説明する他の任意のリニアアクチュエータで使用できる位置センサ３００の非限定的な一例を示している。図示された非限定的な例では、位置センサ３００は、ターゲット磁石３０３が結合されたセンサピン３０２を含み、軸筒６６とブッシング６８を径方向に貫通するセンサピンスロット３０４を通るホール効果センサであってもよい。ターゲット磁石３０３の位置は、位置センサ３００によって感知されてもよく、位置センサ３００によって出力される信号は、ターゲット磁石３０３の位置に応じて変化してもよい。

図示された非限定的な例では、センサピン３０２は、軸スロット８４、２０８とは円周方向反対側で軸７０、２０２に形成されたセンサスロット３０６と係合してもよい。センサスロット３０６は、センサスロット３０６がそれに沿って軸方向に延びるにつれて変化する距離で、軸７０、２０２の外側表面内に径方向に延びることができる。すなわち、センサスロット３０６に沿って軸方向に各点で一意の、または異なる径方向の深さを定義することができる。したがって、軸７０、２０２が伸長位置と後退位置との間で変位するにつれて、センサピン３０２、およびそれによってターゲット磁石３０３を固有の位置に変位させることができる。このようにして、例えば、位置センサ３００は、軸７０、２０２の位置に比例する信号を出力できる。

図１５および図１６は、リニアアクチュエータ１０または本明細書で説明する他の任意のリニアアクチュエータで使用できる位置センサ４００の別の非限定的な例を示している。図示された非限定的な例では、位置センサ４００は、軸筒６６の内腔８０と軸７０、２０２の外面との間の径方向隙間内に配置されてもよい。いくつかの非限定的な例では、位置センサ４００は、後退位置（図１５）と伸長位置（図１６）の間の軸７０、２０２の位置を感知するためのインダクタンスからデジタルへの変換のためのモジュールを利用するフレキシブルＰＣＢコイルであり得る。

図１７〜図１８は、本開示によるリニアアクチュエータ５００の別の非限定的な例を示している。リニアアクチュエータ５００は、設計および機能においてリニアアクチュエータ１０と同様であってもよく、同様の要素は、本明細書で説明されるかまたは図面から明らかな場合を除き、同様の参照番号を使用して識別される。図示された非限定的な例では、本体６４および軸筒６６は、単一部品として形成されてもよい。図示された非限定的な例では、回転子アセンブリ１２は、共に回転するように回転子１８に結合されたナット５０２を含むことができる。いくつかの非限定的な例では、ナット５０２は、軸５０４上の雄ネジとねじ込み可能に相互作用する雌ネジを含んでもよい。

回転防止ピン５０６は、ナット５０２および軸５０４の内腔を通って軸方向に延びることができ、回転防止ピン５０６は、ナット５０２および軸５０４の内腔と同心である。回転防止ピン５０６の一端は、回転防止ピン５０６が回転子１８と共に回転するのを防止するように、ハウジング８８に固定することができる。例えば、回転防止ピン５０６は、回転防止ピン５０６の頭部を通って延びるピンによって回転可能にハウジング８８に固定することができ、ハウジング８８の上端（例えば、図１７の視点から）と係合して、ハウジング８８と回転防止ピン５０６との間に固定関係（keying）を提供する。回転防止ピン５０６は、スロットピン５１０が延びるスロット５０８も含むことができる。スロット５０８は、リニアアクチュエータ５００のストロークに少なくとも等しい距離で回転防止ピン５０６に沿って軸方向に延びることができる。図示された非限定的な例では、スロットピン５１０はスロット５０８を通って延び、スロットピン５１０の両端は軸５０４と係合してもよい。このようにして、例えば、軸５０４は、回転防止ピン５０６がハウジング８８に固定されているために、回転子１８と共に回転することを防止され得る。作動中、軸５０４が回転子１８と共に回転するのを防止した状態で、ナット５０２の回転は、ナット５０２と軸５０４との間のねじ相互作用により、中心軸１５に沿った軸５０４の直線運動をもたらす。

リニアアクチュエータ１０と同様に、軸５０４の回転防止は、ナット５０２と軸５０４の間のねじ込み関係と同じ軸長に沿って発生し、これにより、リニアアクチュエータ５００は、従来と比較して軸方向の高さを低減できる。図示された非限定的な例では、スロットピン５１０とスロット５０８の間の相互作用は、ナット５０２と軸方向に重なっている。すなわち、ナット５０２は軸長（例えば、中心軸１５に沿ったナット５０２の長さ）を規定し、スロットピン５１０は、ナット５０２により規定された軸長の少なくとも一部に沿ってスロット５０８と係合する。

図１９〜図２０は、本開示によるリニアアクチュエータ６００の別の非限定的な例を示している。リニアアクチュエータ６００は、設計および機能においてリニアアクチュエータ５００と同様であり得、同様の要素は、本明細書で説明されるかまたは図面から明らかである場合を除き、同様の参照番号を使用して識別される。図示された非限定的な例では、軸５０４の回転防止は、本体６４に形成された固定された（keyed）スロット６０２を介して起こり得る。固定されたスロット６０２は、筒孔７６から径方向内向きに延びることができる。組み立てられたとき、固定されたスロット６０２は、軸５０４に形成された対応する凹型スロット６０４内に延び、それにより、軸５０４が回転子１８と共に回転することを防止する。

図２１〜２４は、本開示によるリニアアクチュエータ７００の１つの非限定的な例を示している。リニアアクチュエータ７００は、回転子アセンブリ７０２、固定子アセンブリ７０４、および本体アセンブリ７０６を含み得る。いくつかの非限定的な例では、回転子アセンブリ７０２および固定子アセンブリ７０４は、ＢＬＤＣモーターまたはＰＳＭＳモーターを形成するために少なくとも部分的に組み合わされてもよい。

回転子アセンブリ７０２は、回転子７０８、ナット７１０、少なくとも１つの永久磁石７１２、および軸受７１４を含み得る。回転子７０８は、ナット７１０の一部を内部に受け入れるように構成されたナット孔７１６を含む。図示された非限定的な例では、ナット７１０は、ナット７１０の一部に沿って軸方向に、そしてその外面から径方向外側に延びるナットフランジ７１８を含む。ナットフランジ７１８は、ナット７１０の第１の端部７２０が回転子７０８のナット孔７１６に圧入されると、ナット７１０の軸方向ストッパとして機能する。いくつかの非限定的な例では、ナット７１０の第１の端部７２０は、ナット孔７１６に圧入および杭打ち（stake fit）することができる。このようにして、例えば、ナット７１０は、共に回転するように回転子７０８に結合され得る。

固定子アセンブリ７０４は、設計および機能において、リニアアクチュエータ１０の固定子アセンブリ１４と同様であってもよい。例えば、固定子アセンブリ７０４は、固定子コアの周りに円周方向に配置された複数のポールコアを含むことができる。固定子コアは、コントローラを介して選択的に通電できる。通電に応じて、固定子アセンブリ７０４は、電磁力を介して、回転子７０８に取り付けられた少なくとも１つの永久磁石７１２に回転力を生成することができ、これにより回転子７０８が回転する。いくつかの非限定的な例では、コントローラは、固定子アセンブリ７０４によって回転子７０８に加えられる方向、速度、および／またはトルクを制御するように構成されてもよい。

本体アセンブリ７０６は、本体７２２、軸受筒７２３、軸筒７２４、軸７２６、および軸軸受け７２８を含み得る。キャップ７３０は、本体７２２の端部に結合され得る。本体７２２およびキャップ７３０は、回転子アセンブリ７０２および固定子アセンブリ７０４を囲むことができる。軸受筒７２３は、軸受７１４を受け入れるために径方向外向きに延びる軸受凹部７３２を含む。軸受７１４は、ナット７１０と軸受筒７２３との間の径方向にある軸受凹部７３２内に配置することができる。軸軸受け７２８は、軸受７１４から軸方向に分離され、ナット７１０と軸受筒７２３との間に径方向に配置されてもよい。軸筒７２４は、軸受筒７２３の第１の端部に結合されてもよい。

軸７２６は、ネジ部分７３４、ストローク部分７３６、および作動端７３８を含むことができる。ネジ部分７３４は、ナット７１０の内腔７４０に沿って延びる雌ネジとねじ込み可能に係合する雄ネジを含むことができる。ストローク部分７３６は、その外側表面内に横方向に延び、ストローク部分７３６の一部に沿って軸方向に延びる対向する平坦部分７４２を含むことができる。軸７２６の平坦部分７４２は、軸筒７２４に形成された対応する本体平坦部分７４４と係合するように構成されている。平坦部分７４２が本体平坦部分７４４と係合することで、軸７２６は、本体７２２、したがってナット７１０および回転子７０８に対して回転することが防止される。

図２４を参照すると、軸７２６は、ネジ部分７３４とストローク部分７３６との間の軸方向の位置で、その外面から横方向外側に延びるタブ７４６を含むことができる。一般に、タブ７４６は、軸筒７２４と係合して、動作中の軸７２６の軸方向変位における軸方向停止部として作用するように構成される。すなわち、軸７２６に沿ったタブ７４６の軸方向の位置は、リニアアクチュエータ７００のストローク（例えば、軸７２６が伸長位置と後退位置との間を移動する距離）を規定し得る。タブ７４６は、ネジ山と軸７２６上の平坦部分７４２との間の軸方向位置に存在し得る。

動作中、固定子アセンブリ７０４は、固定子アセンブリ７０４に対して回転子アセンブリ７０２を所望の方向に選択的に回転させるように構成され得る。固定子アセンブリ７０４と回転子アセンブリ７０２との間の相対的な回転により、軸７２６が伸長位置（図示せず）と後退位置（例えば図２４を参照）との間で選択的に変位することができる。例えば、ナット７１０が共に回転するように回転子７０８に結合されると、回転子７０８の回転はナット７１０の回転をもたらす。ナット７１０は軸７２６のネジ部分７３４にねじ込まれ、平坦部分７４２は軸７２６が回転子７０８に対して回転するのを防ぐため、回転子７０８の回転は、伸長位置と後退位置との間での軸７２６の軸方向変位をもたらす。

本明細書内で、明確で簡潔な仕様を記述できるように実施形態を説明したが、しかし、本発明から逸脱することなく、実施形態を様々に組み合わせたり、分離したりできることが意図され、認識されるであろう。例えば、本明細書に記載されるすべての好ましい特徴は、本明細書に記載される本発明のすべての態様に適用可能であることが理解されよう。

したがって、特定の実施形態および例に関連して本発明を説明したが、本発明は必ずしもそのように限定されるものではなく、多数の他の実施形態、例、使用、修正および実施形態、例および使用からの逸脱は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図される。本明細書で引用される各特許および刊行物の開示全体は、あたかもそのような特許または刊行物がそれぞれ参照により本明細書に組み込まれるかのように、参照により組み込まれる。

本発明の様々な特徴および利点は、特許請求の範囲に記載されている。

Claims (20)

1. 回転子および前記回転子と共に回転するように前記回転子に結合された親ネジを備えた回転子アセンブリと、
   前記回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、
   その中に親ネジをねじ込み可能に受け入れるように構成された内腔を含む軸、および軸筒を備えた本体アセンブリと、
   前記軸に軸方向に沿って延在する軸スロットと、
   少なくとも部分的に前記軸筒に挿入され、軸スロット内に受け入れられ、前記軸を前記軸筒に固定し、前記軸が前記回転子と共に回転しないようにする軸ピンと、
   を備えたリニアアクチュエータであって、
   前記軸ピンと前記軸スロット間の相互作用は、前記親ネジと軸方向に重なり、
   前記回転子アセンブリの選択的回転は、前記軸を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 前記親ネジは、前記親ネジを通って前記回転子に形成されたネジピンスロットに伸びるネジピンを介して回転可能に前記回転子に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記親ネジが前記回転子に対して軸方向に移動するのを防ぐために、スナップリングが前記ネジピンと係合していることを特徴とする請求項２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記軸スロットは、前記軸の外面内に径方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記軸は、その開口端に押し込まれる軸ナットを備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記軸スロットは、ストローク部分と、前記ストローク部分から円周方向にオフセットされた除去部分とを含むことを特徴とする請求項５に記載のリニアアクチュエータ。
7. 前記伸長位置と前記後退位置との間の前記軸の位置を出力するように構成された位置センサをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
8. 前記位置センサはホール効果センサであることを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記軸は、前記軸への変化する突出深さを規定するセンサスロットを含み、前記位置センサは、前記センサスロットと係合するセンサピンを含むことを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
10. 前記軸が前記伸長位置と前記後退位置との間で変位するとき、前記センサピンは、前記センサスロットの前記変化する突出深さによって固有の位置に変位されることを特徴とする請求項９に記載のリニアアクチュエータ。
11. 前記位置センサは、前記軸の外面と前記軸筒の軸筒内腔との間に配置された可撓性ＰＣＢコイルを含むことを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
12. 回転子および共に回転するために前記回転子に結合されているナットを含む回転子アセンブリと、
    前記回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、
    前記ナットにねじ込み可能に結合され、回転防止ピンに固定されて前記回転子と共に回転しないようになっている軸を含む本体アセンブリと、
    を備えたリニアアクチュエータであって、
    前記回転子アセンブリの選択的回転は、前記軸を伸長位置と後退位置の間で変位させるように構成されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
13. 前記回転防止ピンは、前記リニアアクチュエータのハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１２に記載のリニアアクチュエータ。
14. 前記軸は、前記軸および前記回転防止ピンが同心であるように、前記回転防止ピンを受け入れるための内腔を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のリニアアクチュエータ。
15. 前記回転防止ピンは、それに沿って軸方向に延びるスロットと、前記スロットを通って延びて前記軸と係合し、前記軸の前記回転子と共の回転を防止する、スロットピンとを備えていることを特徴とする請求項１２に記載のリニアアクチュエータ。
16. 前記軸は、前記回転防止ピンに前記スロットを受け入れるために貫通して延びるスロットピンを備え、そして、前記スロットピンと前記回転防止ピンの前記スロットとの間の相互作用は、前記ナットと軸方向に重なることを特徴とする請求項１５に記載のリニアアクチュエータ。
17. 回転子および前記回転子と共に回転するように前記回転子に結合されたナットを備えた回転子アセンブリと、
    前記回転子を所望の方向に選択的に回転させるように構成された固定子アセンブリと、
    前記ナットにネジ込み可能に結合された軸を摺動可能に受け入れるように構成された本体を備え、該軸が前記本体に固定されて前記回転子と共に回転することを防止されている、本体アセンブリと、
    を備えたリニアアクチュエータであって、
    前記回転子アセンブリの選択的回転は、前記軸を伸長位置と後退位置との間で変位させるように構成されることを特徴とするリニアアクチュエータ。
18. 前記本体は、その中に形成された固定されたスロットを備え、前記軸は、前記固定されたスロットを受け入れるように構成された対応する凹型スロットを備えることを特徴とする請求項１７に記載のリニアアクチュエータ。
19. 前記軸は、前記軸に沿って軸方向に延びる平坦部分によって前記本体に固定され、前記本体は、前記軸に沿って前記平坦部分に係合するように構成される対応する本体平坦部分を備えることを特徴とする請求項１７に記載のリニアアクチュエータ。
20. 前記軸は、前記軸から径方向外向きに延在し、前記軸が前記伸長位置にあるときに軸方向止めとして機能するように構成されるタブをさらに備え、前記タブは、前記軸のねじ山と前記平坦部分との間に配置されることを特徴とする請求項１９に記載のリニアアクチュエータ。

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