JP2021510193A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

リニアアクチュエータは、少なくとも２つの部分（１ａ、１ｂ）から成るハウジング（１）と、モータ軸を有する電気モータ（３）と、モータ軸に接続されたトランスミッション（８〜１１）と、トランスミッションに接続されたスピンドルユニットと、を含む。スピンドルユニットは、スピンドルナット（１４）を備える少なくとも１つのスピンドル（７））を有する。スピンドル（７）は、ベアリング（１２）、及び、スピンドルユニットに接続された作動要素（１３）を備える。本リニアアクチュエータは、ハウジングに取付けユニット（２）が埋設されており、当該取付けユニット（２）は、前端及び後端を有し、スピンドル（７）は、取付けユニット（２）の前端に取り付けられており、モータ（３）は、取付けユニット（２）の後端に取り付けられおり、トランスミッション（８〜１１）は、取付けユニット（２）の内部に配置されていることを特徴とする。この構成によれば、部材の数を減らすことができ、例えば、作動要素（１３）、前方取付け部（１５）及びスピンドルナット（１４）は、単一のプラスチック成形部品として構成することができる。また、部材の組み立てを大幅に簡易化できることから、具体的には、取付けユニット（２）に対して組み立てるだけでよいので、公差を緩和することが可能になる。この点に関し、トランスミッション（８〜１１）は、取付けユニット（２）に適切に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも２つの部分から成るハウジングと、モータ軸を有する電気モータと、モータ軸に接続されたトランスミッションと、トランスミッションに接続されたスピンドルユニットと、を含むリニアアクチュエータに関する。スピンドルユニットは、少なくとも１つのスピンドルとスピンドルナットと、を含んでおり、スピンドルは、ベアリングと、スピンドルユニットに接続された調節要素と、を備えている。

この種のアクチュエータは、例えば、Ｌｉｎａｋ Ａ／ＳによるＥＰ５３１２４７号公報、ＥＰ５８６３２６号公報、ＥＰ６４７７９９号公報、及び、ＥＰ６６２５７３号公報から公知であり、プラスチック製のハウジングが２つの半シェルから成っており、一方の半シェルの中に個々のコンポーネントを取り付け、取り付け完了後に、これを他方の半シェルで閉塞することで構成されている。また、Ｌｉｎａｋ Ａ／ＳのＷＯ９８／３０８１６号公報では、金属シャーシを用いた精巧で高性能なアクチュエータが開示されている。これらのアクチュエータは、典型的には筒状の作動要素を囲む外管を備えており、当該外管はハウジングに固定されている。

意匠的な配慮が必要でない工業用のハウジング無し重負荷アクチュエータは、後方取付け部が一体化された搬送用金属製ハウジングを土台としており、これを介して力が伝達される。これと同様のアクチュエータは、Ｄｅｗｅｒｔ Ａｎｔｒｉｅｂｓ− ｕｎｄ ＳｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋによるＤＥ９４０４３８３．３号公報から公知である。同公報によれば、亜鉛の圧力鋳造によって、円筒部を有するハウジングが形成されており、この円筒部にモータが収容され、カバーで閉塞されている。圧力鋳造亜鉛のハウジングは、モータを収容するために比較的大型なものになるので、比較的高価な解決手段である。

また、Ｄａｎａ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＥＰ０８３１２５０号公報からは、別の構成のハウジングを備えるアクチュエータが公知である。このハウジングは、モータとトランスミッションを囲むシェルを含む。シェルは、後方、即ち、アクチュエータの後方取付け部に近い側が開放されており、これをカバーで閉塞して構成されている。シェルの前方、即ちスピンドル側には、外管用の取付け部が設けられている。外管は、スピンドルナットの案内部材として、また、スピンドルの外端の案内部材として機能する。スピンドルに生じる横方向の荷重は、外管を介してハウジングに伝達される。ただし、同公報には、ハウジング及び外管が剛性材料で構成されることも記載されており、アルミニウム、亜鉛合金、及び、ステンレス鋼などが例示されている。つまり、グラスファイバを含有するナイロン、ポリ塩化ビニル、及び、ポリエチレンなど、記載のプラスチック材料は、これに相当する剛性を有する。全体としては、比較的高価な解決手段である。

本発明は、請求項の前提要件部に記載するようなアクチュエータであって、簡単な構成で安価に製造可能なアクチュエータを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明のリニアアクチュエータでは、ハウジングに取付けユニットが埋め込まれており、当該取付けユニットは、前端と後端を有しており、取付けユニットの後端にモータが配置されており、取付けユニットの前端にスピンドルが取り付けられている。このような構成により、部品数を少なくできることに加えて、これら部品の組み立ては、取付けユニットに対して行うだけでよいので、組み立てが大幅に簡略化されるので、公差の緩和が可能である。この点に関し、トランスミッションは、取付けユニット内に好適に配置される。

特定の実施形態において、ハウジングは、アクチュエータの長手軸に直交する接合面を有するよう前方半体及び後方半体から成る。これら２つの半体は、２つの「カップ」形状を呈しており、それぞれ中に個々の部材を配置することができる。２つの半体の組み立ては、長手軸に対して直交する断面で行えばよいので、組み立てが比較的容易である。また、これにより、防塵及び防水の処理も、比較的容易に行うことができる。このような構成は、既知のリニアアクチュエータに典型的な、スピンドルの長手軸によって画定される面で結合される２つの半シェルから成るハウジングとは異なるものである。

一実施形態において、ハウジングは、取付けユニットを収容するための凹部を有する。この凹部は、取付けユニットの外面に合わせた形状に構成することがきる。これにより、取付けユニットがハウジングの長手方向に移動したり、長手軸周りに回転したりすることを防止できる。

取付けユニットをさらに確実に固定するために、当該取付けユニットの少なくとも一側面には、ハウジング内のリブに係合する凹部が設けられている。この凹部は、取付けユニットの端部まで延びている陥没部（indentation）として好適に構成されており、取付けユニットを軸方向に押し込むだけで、ハウジングに挿入することができる。装着状態では、取付けユニットの前端がハウジングの凹部の最前端のエッジに当接する。このエッジは、全周に連続するエッジでもよいし、例えば、上下など、径方向に対向する２つのエッジだけであってもよい。

一実施形態において、電気モータは、取付けユニットの後端に当接して、即ち、電気モータの前端が取付けユニットの後壁に対接するように配置されている。そのために、取付けユニットには、軸方向に突出し、モータの前端に設けられた穴に嵌合する少なくとも２つのピンが設けられている。よって、モータは、取付けユニットに対して回転しないように固定される。また、モータ及び取付けユニットは、互いに当接しているので、両部材とも、軸方向において固定される。

この点に関し、軸方向の固定のために、電気モータの後端用の座部である埋め込み部が、ハウジングの後方半体の後端に形成されている。埋め込み部は、モータ軸用の円柱状の突出部を有する電気モータの後端の形状に合わせた形状を有する。モータ用の支持座部（bearing seat）には、モータの後端の突出部を収容するための円筒状凹部が形成されている。よって、組み立て状態では、モータは、軸方向において、取付けユニットの後端とハウジングの後方半体の中に設けられた埋め込み部との間に固定される。リニアアクチュエータを組み立てる際は、モータをハウジングの後方半体の中に入れ、取付けユニットをモータの前端に配置するだけで、取付けユニットのピンがモータの穴に挿入される。

トランスミッションは、取付けユニットの中に配置された遊星歯車機構によって好適に構成される。特定の実施形態において、遊星歯車機構の太陽歯車は、電気モータの軸前端に取り付けられ、リング歯車は、スピンドルの軸後端に取り付けられ、遊星歯車などの他の歯車は、取付けユニットの凹部の中に取り付けられる。

スピンドルの軸後端には、アクチュエータのスピンドルに取り付けるためのボールベアリングが取り付けられている。このボールベアリングは、取付けユニットの前側、即ち、遊星歯車機構の前方に設けられた凹部に好適に取り付けられる。これにより、トランスミッションの組み立てを比較的容易に行うことができる。

スピンドルの自由端である外端には、好適には管状の作動要素が設けられている。作動要素は、スピンドルの周りを囲むように配置されており、その端部内面には、ねじが形成されており、スピンドル外面のねじと係合するスピンドルナットを構成する。作動要素の自由端である外端には、アクチュエータの取り付け用の前方取付け部が設けられている。なお、作動要素が筒状であることは要件ではない。作動要素は、後端にスピンドルナットを構成する筒状部が形成されており、且つ、前端に前方取付け部が形成されていれば、長状のリブであっても、単一のロッドであってもよい。

作動要素の後端には、作動要素が完全に退避した位置にある場合に、取付けユニットの前端、又は、ボールベアリングに当接するストッパとして機能するカラーが設けられていてもよい。アクチュエータが前方取付け部にて取り付けられると、作動要素の回転、よって、スピンドルナットの回転が抑止される。この状態で、スピンドルを回転させると、作動要素は、回転方向に応じてスピンドル上を外方又は内方に移動する。或いは、作動要素を回転不能に固定することを目的として、カラーの周縁に切込みが形成されており、ハウジングの内部を軸方向に延びるリブに係合する構成でもよい。後者の構成によれば、アクチュエータの取り付け作業の際に、作動要素を前後に移動させることができるので、取り付けが容易になる。

一実施形態において、雌ねじを有する作動要素（スピンドルナット）と、カラーと、前方取付け部とは、単一のプラスチック成形部品である。この構成によれば、取り付ける部品が１つだけであり、スピンドルにねじ込むだけ良いので、取付けが極めて容易になる。

作動要素は、ハウジングの前端に設けられた穴から突出し、この穴は、作動要素を案内するように構成されている。穴にシールを設けるだけで、アクチュエータの内部に外部から埃や水分が侵入することを防ぐことができる。

前方取付け部及び後方取付け部は、取付け穴（eye）又はフォーク状取付け部として構成することができる。いずれの構成においても、アクチュエータの取り付け先である構造体に対して、ピン、ボルト、シャフト、又は、ロックリングなどで取付け部を固定するための横穴が設けられている。

一実施形態において、後方取付け部は、ハウジングの後側半体の一体部分として構成されたフォーク状取付け部であって、ハウジングの端壁を超えて延出する側壁である２つのフランジによって構成されている。２つの延出する側壁には、ピン、ボルト、シャフト、又は、ロックリングなどにより、後方取付け部を固定するための横穴が設けられている。

一実施形態において、後方取付け部には、アクチュエータをリブに固定するための特別なブラケットが取り付けられている。このブラケットは、三角形であって、２つの側壁を有しており、これら側壁には、ブラケットを固定するための軸ピンが設けられている。ブラケットがフォーク状取付け部に挿入されると、２つの軸ピンがフォーク状取付け部の貫通孔に嵌まり込む。また、ブラケットには、当該ブラケットを取り付け先のリブに沿って案内するための長溝が形成されている。ブラケットの端部には、ブレース形態のハンドルを有するスナップロックが設けられている。操作中に、このハンドルを押し込むことにより、アクチュエータが取り付けられた構造体の取付けリブから、ブラケットを切り離し、よって、アクチュエータを切り離すことができる。

ハウジングには、電気モータのプリント回路基板が電気モータの下に介挿されている。プリント回路基板のケーブルは、ハウジングの後壁に設けられた穴に挿通される。

以下に、本発明をより詳しく説明する。説明において、添付図面に示す本発明のリニアアクチュエータの実施形態及び変形例を参照する。

リニアアクチュエータを前方から見た斜視図であり、後方取付け部にブラケットが見えている。 図１のリニアアクチュエータを後方から見た斜視図である。 図１のリニアアクチュエータのハウジングの分解図である。 図１のリニアアクチュエータの縦断面を示す図である。 リニアアクチュエータの駆動部の分解図である。 図１のリニアアクチュエータの分解図である。 図１のリニアアクチュエータの別の分解図である。 図１のリニアアクチュエータのさらに別の分解図である。

図示のリニアアクチュエータは、前方半体１ａと後方半体１ｂから成るハウジング１を含む。ハウジング１の凹部には、取付けユニット２が埋め込まれている。この凹部は、取付けユニット２の外面に適合した形状を有しているので、取付けユニットがハウジングの長手方向に移動したり、長手軸周りに回転したりすることを防止できる。取付けユニット２をさらに確実に固定するために、取付けユニットの一側面には、ハウジング１の後方半体１ｂ内のリブに嵌る凹部が形成されている。装着状態において、取付けユニット２は、その前端が、ハウジング１の凹部の最前端における周方向エッジか、或いは、最後端における周方向エッジに当接するよう構成されていることによって、取付けユニットは、ハウジングに力を伝達する。

取付けユニット２の後端には、電気モータ３が設けられている。そのために、取付けユニットには、軸方向に突出する２つのピン４が設けられており、モータの前端３ａに設けられた穴に嵌合するよう構成されている。ハウジングの後方半体１ｂの後端には、電気モータの後端３ｂ用の埋め込み部５が内側に設けられている。埋め込み部５の形状は、電気モータ軸のベアリング用の円柱状の突出部３ｃを有する電気モータの後端３ｂの形状に適合している。埋め込み部５には、モータの後端３ｂの突出部３ｃを収容する円筒状凹部５ａが形成されている。したがって、組み立て状態では、モータ３は、軸方向において、取付けユニット２の後端と、ハウジング１の後方半体１ｂの中に設けられた埋め込み部５と、の間に固定される。電気モータ３は、取付けユニット２の２つのピン４との係合によって、回転を抑止されている。

電気モータ３は、２段遊星歯車機構（two-step planetary gear）６を介してスピンドル７を駆動する。遊星歯車機構６は、モータ３の軸前端に固定された太陽歯車８を含む。取付けユニット２の前端には、遊星歯車機構を収容するための凹部２ａが設けられている。この凹部の後壁には、２つの互いに対向する歯車９の組（two opposite toothed wheel sets）が設けられており、太陽歯車８と係合している。また、各歯車９と一体的に成形された遊星歯車１０が設けられており、スピンドル７の軸後端に設けられたリング歯車１１と係合している。スピンドル７の後端のリング歯車１１の前方には、ボールベアリング１２が設けられている。そのために、取付けユニット２の前側、即ち、遊星歯車機構６用の凹部とは反対側の端部には、凹部２ｂが設けられており、ボールベアリング１２は、当該凹部の中に取り付けられている。

スピンドル７の自由端である外端には、管状の作動要素１３が設けられている。スピンドル７の周りを囲むように配置された作動要素１３の端部には、雌ねじが形成された部分１４があり、スピンドル７の雄ねじと係合するスピンドルナットを構成している。作動要素１３の自由端である外端には、アクチュエータの取り付け用の前方取付け部１５が設けられている。作動要素１３の後端には、カラー１６が設けられており、このカラーは、作動要素１３が完全に退避するとボールベアリング１２に当接するストッパとして機能する。アクチュエータが前方取付け部１５にて取り付けられると、作動要素１３の回転、よって、スピンドルナットの回転が抑止される。この状態でスピンドル７を回転させると、回転方向に応じて、作動要素１３がスピンドル７上を外方又は内方に移動する。或いは、作動要素１３を回転不能に固定するために、カラー１６の周縁に形成された切込み１６ａが、ハウジング１の内部を軸方向に延びるリブに係合する構成でもよい。雌ねじを有する作動要素１３（スピンドルナット）と、カラー１６と、前方取付け部１５とは、一体成形された単一のプラスチック部品である。作動要素１３は、ハウジング１の前端に設けられた穴１７から突出する。穴１７は、作動要素１３を案内するように構成されており、穴１７にシールを設けるだけで、アクチュエータの内部に外部から埃や水分が侵入することを防ぐことができる。

図１〜図４及び図６では、前方取付け部１５は、取付け穴として示されているが、図８にて反対側に示すように、フォーク状に分岐した取付け部（fork mounting）であってもよい。いずれの場合でも、ピン、ボルト、シャフト、又は、ロックリングなどにより前方取付け部１５を固定するための横穴１５ａが設けられている。

後方取付け部１８は、ハウジングの後方半体１ｂの一体部分として構成されたフォーク状取付け部であって、ハウジング１の端壁を超えて延出する側壁である２つのフランジによって構成されている。また、これら２つの延出する側壁には、ピン、ボルト、シャフト、又は、ロックリングなどにより後方取付け部固定するための横穴が設けられている。一実施形態において、後方取付け部１８には、アクチュエータをリブに固定するためのブラケット１９が設けられている。ブラケット１９は、２つの側壁を有する三角形状であって、側壁には、当該ブラケットを固定するための軸ピンが設けられている。ブラケット１９がフォーク状の取付け部に挿入されると、２つの軸ピンがフォーク部の貫通孔に嵌合する。ブラケット１９には、当該ブラケットを取り付け先のリブに沿って案内する長溝が形成されている。ブラケット１９の端部には、ブレース形態のハンドル（brace-shaped handle）を有するスナップロックが設けられている。操作中に、このハンドルを押し込むことにより、アクチュエータが取り付けられた構造体の取付けリブからブラケットを切り離し、よって、アクチュエータを切り離すことができる。

ハウジングには、電気モータのプリント回路基板が、電気モータの下に介挿されている。プリント回路基板のケーブルは、ハウジング１の後壁に設けられた穴２０に挿通される。ケーブルを保護するため、穴２０の下側には、フラップ１ｃが延出しており、ケーブルが後方取付け部１８に接触することを防止している。

このように、本発明によれば、構成部品の数が少なく、組み立てが容易なリニアアクチュエータが提供され、これにより、アクチュエータの品質を落とすことなく、製造を簡略化することができる。

Claims (17)

1. ２つの部分（１ａ、１ｂ）から成るハウジング（１）と、
   モータ軸を有する電気モータ（３）と、
   前記モータ軸に接続されたトランスミッション（８〜１１）と、
   前記トランスミッションに接続されたスピンドルユニットであって、スピンドルナット（１４）を備える少なくとも１つのスピンドル（７）を有するとともに、当該スピンドル（７）にベアリング（１２）が設けられたスピンドルユニットと、
   前記スピンドルユニットに接続された作動要素（１３）と、を含むリニアアクチュエータにおいて、
   前記ハウジング（１）に取付けユニット（２）が埋め込まれており、当該取付けユニット（２）は、前端及び後端を有しており、前記電気モータ（３）は、前記取付けユニット（２）の後端に配置されており、前記スピンドル（７）は、前記取付けユニット（２）の前端に取り付けられており、前記トランスミッションは、前記取付けユニットの内部に配置されている、ことを特徴とする、リニアアクチュエータ。
2. 前記トランスミッション（８〜１１）は、前記取付けユニット（２）の内部に配置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. 前記ハウジング（１）は、前記アクチュエータの長手軸に直交する接合面を有する前方半体（１ａ）及び後方半体（１ｂ）から成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。
4. 前記ハウジング（１）は、前記取付けユニット（２）を形状適合状態に収容するための凹部を有する、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記取付けユニット（２）の側面には、凹部（２ｃ）が設けられており、当該凹部は、前記ハウジング（１）の後方半体（１ｂ）のリブに係合して、前記取付けユニット（２）をさらに固定す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. 前記電気モータ（３）は、前記取付けユニット（２）の後端に当接するように取り付けられており、そのために前記取付けユニットには、軸方向に突出して、前記モータの前端における複数の穴に嵌合する複数のピン（４）が設けら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。
7. 前記ハウジング（１）の後方半体（１ｂ）の後端には、前記電気モータの後端（３ａ）を埋め込むための座部（５）が設けら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。
8. 前記トランスミッションは、前記モータ（３）により駆動される太陽歯車（８）を備える遊星歯車機構（６）と、前記スピンドル（７）の軸後端に取り付けられたリング歯車（１１）と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記スピンドル（７）の後端に設けられたリング歯車（１１）の前方には、ボールベアリング（１２）が設けられており、当該ボールベアリングは、前記取付けユニット（２）の前側、即ち遊星歯車機構（６）用凹部（２ａ）の前方、に設けられた凹部（２ｂ）に取り付けら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。
10. 前記作動要素（１３）のうち、少なくとも前記スピンドル（７）を囲む後部は、雌ねじが形成された筒状部であって、前記スピンドルナット（１４）を構成す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。
11. 前記作動要素（１３）は、筒状であって、当該作動要素の後部に前記スピンドルナット（１４）が形成されており、当該作動要素（１３）の最前端である自由端に前方取付け部（１５）が形成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。
12. 前記作動要素（１３）の後端には、当該作動要素（１３）が完全に退避した位置にある場合に、ボールベアリング（１２）に当接するストッパとして機能するカラー（１６）が設けら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。
13. 前記作動要素（１３）は、回転不能に固定されており、そのために、前記カラー（１６）の周縁には、前記ハウジング（１）の内部を軸方向に延びるリブに係合する切込み（１６ａ）が形成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。
14. 雌ねじを有する前記作動要素（１３）（スピンドルナット１４）、カラー（１６）、及び、前方取付け部（１５）は、単一のプラスチック成形部品であ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。
15. 後方取付け部（１８）は、前記ハウジング（１）の後方半体（１ｂ）の一体部分として構成されたフォーク状取付け部であって、前記ハウジング（１）の端壁を超えて延出する側壁である２つのフランジ（１８ａ、１８ｂ）によって構成されており、前記２つの延出する側壁には、ピン、ボルト、シャフト、又は、ロックリングなどにより、前記後方取付け部を固定するための横穴（１８ｃ）が設けら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。
16. 後方取付け部（１８）には、前記アクチュエータをリブに固定するためのブラケット（１９）が取り付けられており、当該ブラケットは、三角形であって、２つの軸ピン（４）が設けられた２つの側壁を有しており、前記軸ピン（４）が前記後方取付け部に形成された貫通孔（１８ｃ）に係合することで、前記ブラケット（１９）が前記後方取付け部に固定されるよう構成されており、前記ブラケットには、前記ブラケットを前記リブに沿って案内するための長溝（１９ａ）が形成されており、前記ブラケットの端部には、前記アクチュエータが取り付けられた構造体の前記取付けリブから前記ブラケットを切り離し、よって、前記アクチュエータを切り離すためのブレース形態のハンドルを有するスナップロック（１９ｂ）が設けら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。
17. 前記ハウジングには、前記電気モータ（３）の下に、前記電気モータのプリント回路基板（２１）が介挿されており、前記プリント回路基板のケーブルは、前記ハウジング（１）の後壁に設けられた穴（２０）に挿通され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。

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