JP2021515159A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

リニアアクチュエータは、可逆式電気モータ（２０）と、トランスミッション（２１）と、非セルフロック式スピンドル（２２）と、を含む。可逆式電気モータ（２０）は、トランスミッション（２１）を介して、非セルフロック式スピンドル（２２）、及び当該スピンドル（２２）上のスピンドルナット（２３）を駆動する。前記アクチュエータは、回転に対して固定された調節要素（２４）をさらに含み、当該調節要素（２４）は、スピンドル（２２）上のスピンドルナット（２３）に接続されるか、これに組み合わされると、軸方向に移動可能である。さらに、前記アクチュエータは、スピンドルナット（２３）の位置を決定する位置決め手段と、外部負荷がかかった状態でスピンドルナット（２３）の速度を制御するためのブレーキ手段と、を含む。前記ブレーキ手段と前記スピンドルとの間には、スピンドルナット（２３）の位置を決定する前記位置決め手段に接続するカプリングが設けられている。スピンドルナット（２３）が、スピンドル（２２）における所定位置にあるとき、前記カプリングにより、前記ブレーキ手段が前記スピンドルに係合するか、或いは前記ブレーキ手段が前記スピンドルから切り離される。【選択図】 図４

Description

本発明は、請求項１の前提要件部に記載されたタイプのリニアアクチュエータに関する。

病院用及び介護用のベッドにおける支持面は、背もたれ部、足乗せ部、及び、典型的には固定中間部に分かれている。例えば、Ｊ． Ｎｅｓｂｉｔ Ｅｖａｎｓ ＆ Ｃｏｍｐａｎｙ ＬｔｄによるＥＰ０４９８１１１ Ａ２を参照すると、背もたれ部及び足乗せ部は、各々が、リニアアクチュエータによって水平軸心を中心として個別に調節可能である。

例えば、心停止などの特定の状況においては、背もたれ部を起立位置から水平位置に瞬間的に下げることが重要である。リニアアクチュエータの速度は、水平位置に背もたれ部を瞬間的に下げるには遅すぎる。この問題を解決するために、いわゆるクイックリリース機能（quick release）を有するリニアアクチュエータが開発されている。このアクチュエータは、モータから非セルフロック式（non-self-locking type）のスピンドルを外したり、非セルフロック式のスピンドルと駆動接続する、トランスミッションの非セルフロック式部分のロックを解除したりすることができる。このようなクイックリリース機能を有するリニアアクチュエータは、例えば、ＬＩＮＡＫ Ａ／ＳによるＥＰ０５７７５４１ Ａｌ、ＥＰ０６８５６６２ Ａ２、ＷＯ０３／０３３９４６ Ａｌ、及びＷＯ２００６／０３９９３１ Ａｌなどから公知である。

上述したように、リニアアクチュエータのスピンドルは非セルフロック式であって、スピンドルナットに接続されたリニアアクチュエータの調節要素にかかる負荷によってスピンドルが回転する。負荷からの力の影響下でスピンドルが加速することにより、調節要素が加速しながら端位置に向かって迅速に移動し、背もたれ部が水平位置に到達した時点で当該背もたれ部が衝突時に似た態様で急ブレーキがかかる。ベッドの構造により、加速度は水平位置へ近づくにつれて大きくなる。その際、リニアアクチュエータにかかる負荷は、背もたれ部が最大起立位置にあるときに最も小さく、その力の影響は、背もたれ部が水平位置に近づくにつれて大幅に増大し、水平位置において最大となる。この衝突時に似たブレーキは、既に精神的ショックを受けている患者にとって非常に危険な可能性があり、ベッド構造体とリニアアクチュエータにも多大な負荷がかかる。このような精神的ショックを残すような状況自体が患者を混乱させるものであるが、さらに、このような状況は、背もたれ部が制御されていない状態で水平位置まで急激に降下したときに、背もたれ部と、当該背もたれ部が嵌まり込む上側フレームとの間に誰かが挟まれるという大きな危険性がある。この問題は、ベッド構造体にガススプリングを組み込んで動作を抑制することにより解決できるが、この方法の場合、ベッドの構造が複雑になり、費用も増大してしまう。この理由は、ベッド構造体が、ガススプリングを固定することができる追加のブラケットやそれに類するものを含むからである。これに加えて、上記方法は、取り付け時間が長くなるうえに、ガススプリングの費用がかかる。さらに、多くの場合、ベッドには、既存の標準要件に準拠するために２つのガススプリングが備わっている場合が多い。したがって、直感的には、上記解決策は、問題に対して適したものではないといえよう。

この問題は、ＬＩＮＡＫ Ａ／ＳによるＥＰ０９４４７８８ Ｂｌで認識されており、当該公報には、モータ及びトランスミッションからスピンドルが外されたときに当該スピンドルの速度を制御するためのクイックリリース・ブレーキ手段を有するリニアアクチュエータが開示されている。ＥＰ０９４４７８８ Ｂ１に示す具体的な実施形態には、固定接触面に対して外側から締まるブレーキばねとして機能するコイルばねが開示されている。接触面に対するコイルばねの締付けを制御しながら緩めることにより、スピンドルの速度を制御することができる。この構成はよいが、オペレータには、速度を均一に制御するための技量が要求される。これに加えて、上記構成は複雑なものである。

ＬＩＮＡＫ Ａ／ＳによるＷＯ２０１１／０６６８３６ Ａｌから公知の構成においては、速度を手動で制御するこの課題は、遠心ブレーキで解決されるが、この構成もまたどちらかといえば複雑であり、この課題は十分に満足できる程度には解決されていない。

Ｄｅｗｅｒｔ Ａｎｔｒｉｅｂｓ− ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨによるＥＰ１５９２３２５ Ｂｌに開示される構成においては、アクチュエータの管状調節要素の外端とフォーク型前方取付部にウォーム歯車が備わっており、この歯車が、対応する固定された円錐状ブレーキ要素と接続する円錐状要素を駆動する。円錐状ブレーキ要素は、ウォーム歯車によって駆動される円錐状要素と係合しており、ばね荷重がかけられている。ウォーム歯車の円錐状要素との係合からある程度円錐状ブレーキ要素を引き離すことにより、管状調節要素の下降速度を制御することができる。

なお、管状調節要素のないアクチュエータも公知であり、このようなアクチュエータにおいては、スピンドルナットが調節要素として構成されており、これによって、アクチュエータが組み込まれる構造体において、当該アクチュエータが固定される。このようなアクチュエータは、例えば、Ｄｉｅｔｍａｒ ＫｏｃｈによるＷＯ９６／１２１２３から公知である。このタイプのアクチュエータは、通常、アームチェアやリクライニングチェアで使用される。

家庭用ベッドの場合、１９８０年代後半において、ジョイントハウジングの各端部にリニアアクチュエータが組み込まれたモータ駆動装置が開発された。モータ駆動装置は、ベッドの背もたれ部及び足乗せ部の回転シャフトに懸架されている。これらの回転シャフトは、アームを備えており、当該アームは、ハウジング内に突出するとともに、摺動要素として構成されたスピンドルナットと緩く係合している。これら２つのリニアアクチュエータは、その後、介護用ベッドにも使用可能なように、さらなる開発が進められた。このようなデュアルリニアアクチュエータは、例えば、Ｅｃｋｈａｒｔ ＤｅｗｅｒｔによるＷＯ８９／１０７１５、Ｎｉｋｏ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｒ Ａｎｔｒｉｅｂｓｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨによるＤＥ３８４２０７８ Ａ１、及びＬＩＮＡＫ Ａ／ＳによるＷＯ ２００７／１１２７４５ Ａｌから公知である。クイックリリース機能を備えたこのようなリニアアクチュエータの例は、Ｄｅｗｅｒｔ Ａｎｔｒｉｅｂｓ− ｕｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｔｅｃｈｎｉｋ ＧｍｂＨ Ｃｏ ＫＧによるＤＥ２９６１２４９３ Ｕｌに開示されている。

ＷＯ２０１６／０２６４９５には、流体式回転ダンパを有するリニアアクチュエータが開示されている。このアクチュエータは、外側ボディ部の液体封入中空部に配置された内側ボディ部を含み、一方のボディ部は、スピンドルと駆動接続しているか、或いは当該スピンドルからクイックリリース部に延びるトランスミッションの一部と駆動接続している。このボディ部は、クイックリリース部が作動すると、他方のボディ部に対して回転し、これによって、減衰効果がもたらされ、スピンドルの速度、ひいては調節要素の速度が減衰される。この構造により、角速度の増大とともに、減衰係数及びトルク／角速度が増大すると、クイックリリース部が作動して、速度を下降させるように自己制御するリニアアクチュエータを提供することが可能になる。この構造の問題は、クイックリリース部が作動するとすぐに回転ダンパがアクティブになるため、下降時間が比較的長くなることである。

本発明は、スピンドルナットの下降動、すなわち退避動を制御するための解決策を提供することを目的とする。

このタイプの構造においては、本発明は、さらに、クイックリリース部を作動させたときの下降時間を短縮できる解決策を提供することを目的とする。

本発明によるリニアアクチュエータは、ブレーキ手段とスピンドルとの間で、スピンドルナットの位置を決定する位置決め手段に接続するカプリングが配置されており、前記スピンドルナットが、前記スピンドルにおける所定位置にあるとき、前記カプリングにより、前記ブレーキ手段を前記スピンドルに係合させるか、或いは前記ブレーキ手段を前記スピンドルから切り離すこと、を特徴とする。したがって、前記ブレーキ手段は、前記スピンドルに対して永久的には接続されていない。このため、前記スピンドルナットが前記スピンドルにおける所定位置に到達すると、ブレーキ手段を係合するか、或いは切り離すことができる。前記スピンドルナットが前記スピンドルにおける所定位置を通過したときに前記ブレーキ手段が係合する場合、前記ブレーキ手段は、その後、前記スピンドルの回転速度を下げる。

本発明によるリニアアクチュエータは、可逆式電気モータ、及びトランスミッションの一部から調節要素を切り離すためのクイックリリース部を含み、前記トランスミッションの一部は、前記可逆式電気モータから前記クイックリリース部までの範囲に配置されており、前記スピンドルが、前記スピンドルナットにかかる負荷により、回転することを特徴とする。したがって、前記スピンドルナットは、前記ブレーキ手段が係合する前記スピンドルの所定位置に到達するまで、自由な速度で移動する。このようにして、減衰効果が維持されている間、速度を次第に下げていくことができる。これにより、下降時間を短縮することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記位置決め手段が、所与の長さを有する肉厚管で構成されており、当該管が、前記スピンドルと同じ軸心を中心として回転することを特徴とする。これにより、前記スピンドルナットの位置を決定することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記位置決め手段が、ギアを介して前記スピンドルに接続していることを特徴とする。したがって、前記スピンドルの回転に対して前記位置決め手段の回転速度を増減することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記位置決め手段の１回分、或いはそれ以下の回転が、前記リニアアクチュエータのストローク長に対応することを特徴とする。これにより、前記スピンドルにおける前記スピンドルナットの位置を容易に決定することができる。ストローク長が、１回分、或いはそれ以下の回転に対応しているため、ギアを変更することなく、ストローク長の異なる複数のリニアアクチュエータに対して同じタイプの位置決め手段を使用することができる。したがって、費用を削減することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記カプリングが、前記位置決め手段に係合する接触要素を含み、前記位置決め手段における前記接触要素の所定位置が、前記スピンドルにおける前記スピンドルナットの所定位置に関連していることを特徴とする。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記位置決め手段が、少なくとも１つの軌条を含み、前記接触要素が、前記軌条と係合する（当該軌条上を走行可能な）突起部を含むことを特徴とする。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記ブレーキ手段が、前記スピンドルの長手回転軸心に沿って変位可能であることを特徴とする。したがって、前記ブレーキ手段のみが、前記スピンドルと直接的、或いは間接的に係合することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、前記ブレーキ手段のためのホルダを含み、当該ホルダが、前記スピンドルと直接的又は間接的に係合可能なことを特徴とする。前記ホルダが、前記スピンドルと直接的又は間接的に係合することにより、前記ブレーキ手段のタイプや設計に縛られずに、前記ブレーキ手段と前記スピンドルとの間の動力をより良く伝達することができる。

本発明によるリニアアクチュエータは、後方取付部をさらに含み、当該後方取付部が、前記ブレーキ手段、前記位置決め手段、及び前記カプリングが全体的又は部分的に配置される中空部を有することを特徴とする。前記後方取付部に既に形成されている空間を利用することにより、前記リニアアクチュエータの外寸を増大する必要がなくなる。

本発明によるリニアアクチュエータについて、添付図面を参照しながら以下により詳細に説明する。
病院用ベッドを示す概略図である。 クイックリリース部及び回転ダンパを有するリニアアクチュエータを示す斜視図である。 クイックリリース部及び回転ダンパを有するリニアアクチュエータを上から見た図である。 図２に示すアクチュエータを示す縦断面図である。 図４に示す縦断面を詳細に示す図である。 初期位置のクイックリリース部の一部を側方から見た図である。 非係合位置のクイックリリース部の一部を側方から見た図である。 各端部から見た内側カプリング部を示す図である。 各端部から見た外側カプリング部を示す図である。 リリース機構を示す分解図である。 クイックリリース部のハウジング内のリリース機構を上から見た図である。 リニアアクチュエータの概略構成を示す図である。 他の実施形態におけるリニアアクチュエータを示す縦断面図であり、ブレーキ手段がスピンドルから外れた状態にある。 他の実施形態におけるリニアアクチュエータを示す縦断面図であり、ブレーキ手段がスピンドルと係合した状態にある。 スピンドルエンドナット、位置決め手段、ブレーキ手段、及びカプリングを示す分解斜視図である。 下方から見た位置決め手段及びスピンドルを示す図であり、図示していないスピンドルナットが外側方向に移動したと想定した場合を示している。 下方から見た位置決め手段及びスピンドルを示す図であり、図示していないスピンドルナットが内側方向に移動したと想定した場合を示している。 下方から見た位置決め手段を示す斜視図である。

図１に示す病院用ベッド１は、走行輪２を備えた下側フレーム３と、上側フレーム４とを含む。上側フレーム４には、マットレス用の調節可能な支持面が取り付けられている。支持面は、背もたれ部６と、関節式足乗せ部７と、これらの間の固定中間部８とを含む。背もたれ部６及び関節式足乗せ部７の各々は、リニアアクチュエータ９、１０で調節可能であり、支持面は、矢印５で示すように様々な輪郭を形成することができる。上側フレーム４は、各端部におけるレバー機構１１、１２により下側フレーム３に接続されている。上側フレーム４は、レバー機構１１、１２に接続された一対のアクチュエータ１３、１４により昇降可能である。アクチュエータ９、１０、１３、１４は、制御ボックス１５に接続されており、当該制御ボックスは、主電源（mains）に接続するための電力供給部、充電式電池パック、及びコントローラを含む。制御ボックス１５には、手動コントロール部１６などの操作ユニット、安全レール１７に固定された制御パネル、及びベッドの下側に取り付けられたライト１８などの他の周辺装置が接続されている。

図２〜１１に示すように、背もたれ部６を駆動するリニアアクチュエータ９は、可逆式電気モータ２０を有するハウジング１９を含む。当該電気モータは、ウォーム歯車２１により、スピンドルナット２３を有するスピンドル２２を駆動する。当該ナットには、外管２５に囲まれた、内管とも呼ばれる管状調節要素２４が固定されている。リニアアクチュエータを取り付けるために、管状調節要素２４の端部に前方取付部２６が配置されている。当該リニアアクチュエータは、リリース機構２８を有するクイックリリース部２７を備える。

クイックリリース部２７は、２つのカプリング部２９、３０を含み、内側カプリング部２９は、スピンドル２２のシャフト端２２ａに取り付けられており、外側カプリング部３０は、中空部３１（一部が、円筒状軌条）を有し、当該中空部内に、内側カプリング部２９の突起部３２が、トルク伝達接続の態様にて受容される。外側カプリング部３０の外側は、さらに、溝３３を含む。当該溝は、ウォームホイール２１の貫通孔の内側における対応する舌部と係合することにより、トルク伝達接続を確立する。したがって、電気モータ２０の可逆回転により、ウォーム歯車（ウォームホイール２１を含む）を介し、さらに、外側と内側のカプリング部２９、３０の間の接続を介して、スピンドル２２を駆動することができる。この結果、回転に対して固定されたスピンドルナット２３が、電気モータ２０の回転方向によって、スピンドル２２上を前後に移動することができる。

クイックリリース部２７は、カバー３５を有するハウジング３４をさらに含み、当該ハウジング内にはリリース機構２８が配置されている。ハウジング３４は、図示していないケーブル用の２つの入口３４ａ、３４ｂを含み、当該ケーブルは、図示していないレバーに通じている。リリース機構２８は、管状作動要素３６を含み、当該要素は、その一部がハウジング３４の底部における穴に導かれており、これによって、当該一部が、リニアアクチュエータのハウジング１９内に延びている。ハウジング３４内に配置された作動要素３６の上端は、作動要素３６の回転中央シャフトから径方向に延びるアーム３７を含む（図６及び１１を参照）。作動要素のアーム３７は、ケーブルホルダ３８に接続されており、当該ケーブルホルダは、例えばワイヤの形態のケーブルを固定可能な２つの穴３８ａ、３８ｂを含む。各ケーブルは、ハウジング３４の２つの入口３４ａ、３４ｂにそれぞれ通すことができる。作動要素３６の上端は、戻しばね３９が配置される穴を含む。戻しばねの巻線の自由端は、ハウジング３４内の軌条に固定されている。図６、７、及び１１を参照すると、アーム３７を介してケーブルが引っ張られると、作動要素３６が時計回り方向に回転する。ケーブルに対する引張力が低減すると同時に、戻しばね３９により、作動要素３６が反時計回り方向に回転して初期位置に戻る。

管状作動要素３６の下端は、切欠き部により部分的に短くなっており、当該切欠き部は、作動要素の回転中央軸心に垂直な第１面、及び作動要素の回転中央軸心に平行な第２面４０を有する。作動要素３６の下端から見ると、第２面４０は、作動要素の円形断面において弦を形成している。

作動要素３６が初期位置にあるとき、第２面４０は、外側カプリング部３０のカラー部４１に当接している。この初期位置において、外側カプリング部３０は、内側カプリング部２９と結合している。これら２つの係合部２９、３０間のトルク伝達接続は、外側カプリング部３０にばね荷重をかけることによって達成することができる。したがって、外側カプリング部３０は、ブッシュ４２に対して変位可能に配置されており、ブッシュ４２は、当該ブッシュの端壁４４と外側カプリング部３０との間に設けられた圧縮ばね４３を含む。本実施形態において、ブッシュ４２は、スピンドル２２のシャフト端２２ａに続く当該スピンドルのねじ部に配置されており、端壁４４は、当該スピンドルのシャフト端２２ａから最も離れた位置に配置されている。

ケーブルを引っ張ることにより作動要素３６が回転すると、第２面４０が、ブッシュの端壁４４へ向かって外側カプリング部３０を変位させることにより、圧縮ばね４３を圧縮する。作動要素３６が所定位置まで回転すると、トルク伝達接続が妨げられる程度まで外側カプリング部３０が変位する。

これによって、スピンドル２２は、トランスミッション２１及び電気モータ２０とは独立して自由に回転することができる。したがって、アクチュエータのスピンドル２２、スピンドルナット２３、及び管状調節要素２４が切り離されて、ベッドの背もたれ部６が、その荷重により水平位置に移動する。

流体式の回転ダンパ４５は、スピンドルのシャフト端２２ａにおける自由端に接続しており、当該スピンドルのシャフト端はベアリングを介してハウジング１９に組み込まれている。回転ダンパ４５は、リニアアクチュエータの後端の後方取付部４６における中空部に取り付けられている。回転ダンパ４５は、シリンダの形態の内側ボディ部を含み、当該内側ボディ部は、同じくシリンダで構成された外側ボディ部の液体封入中空部に配置されている。回転ダンパ４５の中空部に使用される液体は、シリコーンオイルである。内側ボディ部は、そのシャフト端を介して、スピンドルのシャフト端２２ａと駆動接続する。リリース機構２８を介してクイックリリース部２７が作動することにより、スピンドルが切り離されると、内側ボディ部が、外側ボディ部に対して回転する。この結果、スピンドルの速度、ひいては調節要素の速度を減衰させる減衰効果が生じる。アクチュエータにかかる最大荷重に基づいて、回転ダンパが管状調節要素２４の速度を減衰させることが許される最大減衰量を決定することができ、これによって、最大下降速度も決定することができる。減衰量は、液体の種類とその粘度、並びに内側と外側のボディ部の設計及び寸法に基づいて決定することができる。回転ダンパは、例えば、Ｉｌｌｉｎｏｉｓ Ｔｏｏｌ Ｗｏｒｋｓ社のＥＰ０７６３６７１ Ａ２に開示されている。

回転ダンパには、フリーホイールベアリングが組み込まれており、アクチュエータの通常動作中には接続が解除されるため、当該アクチュエータの動作を妨げたり、余分なエネルギーを必要としたりしない。

図１２は、本発明によるリニアアクチュエータ４７を概略的に示しており、当該リニアアクチュエータは、可逆式電気モータ、トランスミッション、スピンドルナットを有するスピンドル、及び管状調節要素（内管）４８で構成される。アクチュエータ４７を固定するための前方取付部４９が、管状調節要素の外端に配置されている。前方取付部４９と管状調節要素４８との間には、流体式の回転ダンパ５１に接続されたクイックリリース部５０が配置されている。アクチュエータ４７の通常動作中、管状調節要素４８に対して前方取付部が固定される。クイックリリース部５０を作動させると、管状調節要素４８が前方取付部４９から切り離され、これによって、管状調節要素４８が、ベアリング接続（図示略）などを介して前方取付部４９に対して自由に回転することができる。したがって、前方取付部４９にかかる圧縮負荷が、管状調節要素４８に伝達されて、これを内側方向に回転させる。なお、管状調節要素４８の回転中、アクチュエータのスピンドルは固定される。回転ダンパ５１は、回転を減衰させ、これにより管状調節要素４８が内側方向に移動する速度を減衰させる減衰効果を生み出す。

図１３〜１５は、例えば、流体式の回転ダンパなどのブレーキ手段５２を有するリニアアクチュエータの異なる実施形態を示しており、当該ブレーキ手段は、スピンドル５３に対して永久的には接続されていない。本実施形態の簡略化のために、リニアアクチュエータを全体的には示していない。したがって、ブッシュ５４と、クイックリリース部のカプリング部５５のうちの１つのみが示されている。スピンドル５３は、短くした状態で示されている。調節要素、外管、及びハウジング５６の一部を含むいくつかのコンポーネントは図示していない。図１３及び１４は、リニアアクチュエータを示す縦断面図であり、図１５は、スピンドルエンドナット５７、位置決め手段５８、ブレーキ手段５２、及びカプリングを示す分解斜視図である。当該リニアアクチュエータは、クイックリリース部を備えているが、クイックリリース部を備えない構成とすることもできる。クイックリリース部を含むリニアアクチュエータの動作モードは、上述した通りである。

リニアアクチュエータは、可逆式電気モータ５９を有するハウジング５６を含み、当該可逆式電気モータは、ウォーム歯車６０を介して、スピンドルナットを有するスピンドル５３を駆動する。当該スピンドルナットには、外管に囲まれた、内管とも呼ばれる調節要素が固定されている。リニアアクチュエータを取り付けるために、管状調節要素の端部に前方取付部が配置されている。

電気モータ５９の可逆回転により、ウォーム歯車６０を介し、さらに外側及び内側のカプリング部５５間の接続を介して、スピンドル５３を駆動することができる。この結果、回転に対して固定されたスピンドルナットが、電気モータ５９の回転方向によって、スピンドル５３上を前後に移動することができる。

リニアアクチュエータは、ブレーキ手段５２と、対応する位置決め手段５８と、カプリングとを含む。本実施形態において、全てのコンポーネントは、リニアアクチュエータの後端における後方取付部６１の中空部に取り付けられている。したがって、スピンドル５３の端部は、当該スピンドルの回転に追随するスピンドルエンドナット５７に接続される。スピンドルエンドナット５７は、スピンドル歯車６２にさらに接続しており、当該スピンドル歯車は、中間シャフト６３を介して位置決め手段５８を駆動する。スピンドル歯車６２は、雄ねじ６４を有する短い管で構成されており、当該管は、スピンドルの長手回転シャフトに沿って延びている。中間シャフト６３は、スピンドルの長手回転シャフトに垂直な回転シャフトを有し、歯車部６５及びねじ部６６の２つの部分に分かれている。歯車部６５及びねじ部６６は、同じ回転軸心を有する。歯車部６５は、スピンドル歯車の雄ねじ６４と係合し、ねじ部は、位置決め手段５８の歯付リム６７に係合している。位置決め手段５８は、所与の長さを有する肉厚管で構成されており、当該管は、スピンドル５３と同じ軸心を中心として回転する。位置決め手段５８における歯付リム６７は、管の長さ方向における頂部に配置されており、後方取付部６１とは反対方向に延びている。中間シャフト６３のねじ部６６、及び位置決め手段５８の歯付リム６７のギアタイプは、フェースギア（face gear）である。スピンドル５３から位置決め手段５８までの歯車６２、６３の全体により、位置決め手段５８の１回転、或いはそれ以下の回転を、リニアアクチュエータのストローク長に対応させることができる。当該ストローク長は、スピンドルナットがスピンドル上を移動可能な最大距離である。

位置決め手段の歯付リム６７の反対側、すなわち、ある長さを有する肉厚の管の底側においては、壁部分に軌条６８、６９が形成されている。位置決め手段の底部を基準として測定される軌条の深さは変化する。本実施形態においては、全体として、位置決め手段の回転軸から最も近い内側軌条６８、及び当該回転軸から最も離れた外側軌条６９の２つの軌条が設けられている。内側軌条６８及び外側軌条６９は、接続軌条又は傾斜部（ramp）により互いに接続される。

本実施形態において、ブレーキ手段５２は、流体式の回転ダンパを含み、当該回転ダンパは、ホルダ７０、７１内において回転しないように固定されている。前記ホルダは、回転ダンパを部分的に内包する頂部７０と、底部７１とを含む。なお、ホルダ７０、７１、及び内包された回転ダンパは、長手回転軸心を中心として自由に回転することができる。さらに、ホルダ７０、７１及び内包された回転ダンパは、スピンドルの長手回転軸心に沿った方向に変位可能である。頂部７０の上面７２は、２つの突起部７３を含み、これらの突起部は、ホルダ７０、７１及び内包された回転ダンパが後方取付部６１とは反対方向に変位すると、スピンドルエンドナット５７の底部における対応する突起部７４と係合するように設けられている。

ホルダ７０、７１及び内包された回転ダンパは、位置決め手段５８に接続されたカプリングを介して、後方取付部の中空部７５内で前後に変位する。カプリングは、シャフト延入部７６を含み、当該シャフト延入部は、回転ダンパのシャフト端７８が回転しないように当該シャフト端を中空部７７内に保持する。シャフト延入部７６は、その一端において、フック７９を有する。フック７９は、接触要素８０の側面におけるピン８１を保持する。接触要素８０は、当該接触要素８０のためのホルダ８２内に変位可能に配置されており、ばね８３により付勢されている。接触要素のためのホルダ８２の底部８４は、後方取付部の中空部７５における底部８５の片側に配置されており、その際、ホルダ８２が当接する位置を中心として当該ホルダが傾斜できるようにして配置されている。接触要素８０は、位置決め手段の軌条６８、６９を移動／走行できるように構成された突起部８６を含む。後方取付部の中空部７５における底部８５と、シャフト延入部７６の突起部８８との間には、ばね８７が設けられており、シャフト延入部７６、及びホルダ７０、７１に内包されたブレーキ手段５２に対して、ばね荷重がかけられている。

位置決め手段５８の軌条６８、６９における接触要素８０の突起部８６の位置により、ブレーキ手段５２をスピンドル５３に係合させるか、或いは当該スピンドルから切り離すかを決定することができる。図１６及び１７には、リニアアクチュエータのストローク長、すなわち、スピンドルナットがスピンドル５３上を移動可能な距離と、位置決め手段５８の軌条６８、６９との相関関係が示されている。したがって、スピンドルナットのある特定の位置は、位置決め手段５８の軌条６８、６９における特定の位置に対応している。軌条６８、６９における上記位置は、さらに、スピンドル５３の回転方向によって、すなわち、スピンドルナットが外側方向８９に移動するようにスピンドルが回転するか、或いはスピンドルナットが内側方向９０に移動するようにスピンドルが回転するかによって決定される。

上述したように、位置決め手段の底部を基準として測定される軌条６８、６９の深さは変化する。本実施形態においては、全体として、位置決め手段の回転軸心から最も近い内側軌条６８、及び当該回転軸心から最も離れた外側軌条６９の２つの軌条が設けられている。内側軌条６８及び外側軌条６９は、接続軌条又は傾斜部により互いに接続される。図１６及び図１７には、底部から見た位置決め手段が示されている。カプリングの動作モードを説明するために、スピンドル５３及び位置決め手段５８における４つの位置ａ、ｂ、ｃ、ｄがそれぞれ示されている。本実施形態において、カプリングは、位置決め手段５８とともに、スピンドルのねじ部分から最短距離の位置にてブレーキ手段５２（ここでは、流体式回転ダンパ）と係合するように構成されている。

以下においては、スピンドルナットが、最内端位置ａ、すなわち後方取付部６１に最も近い位置にあり、最外端位置ｃ、すなわち前方取付部に最も近い位置へ向かって移動する場合を説明するために、図１６を使用する。位置ａにおいて、ブレーキ手段５２は係合しているが、スピンドル５３の回転速度が比較的遅いため、顕著なブレーキ効果には寄与しない。同様に、接触要素の突起部８６もまた、位置決め手段５８の内側軌条６８上の位置にある。スピンドルナット５３、及び接触要素の突起部８６が、位置ｄを通過するときにおいても、ブレーキ手段５２は依然として係合したままである。接触要素の突起部８６が位置ｂに到達したとき、当該突起部は、傾斜部によって内側軌条６８から外側軌条６９に移動する。したがって、接触要素８０が、ホルダ８２内のばね８３を変形させることにより、当該ホルダ８２内に押し込まれる。接触要素８０のピン８１も同様に、後方取付部６１へ向かう方向へ移動し、これによって、シャフト延入部７６、ひいてはブレーキ手段５２及びそのホルダ７０、７１が、同じ方向に移動する。したがって、頂部の上面７２における突起部７３が、スピンドルエンドナット５７から外れる。このようにして、ブレーキ手段５２が、スピンドル５３から外れる。スピンドルナット、及び接触要素の突起部８６が位置ｃに到達したとき、これらは、それぞれの最外端位置にある。

以下においては、スピンドルナットが、最外端位置ｃ、すなわち前方取付部に最も近い位置にあり、最内端位置ａ、すなわち後方取付部６１に最も近い位置へ向かって移動する場合を説明するために、図１７を使用する。位置ｃにおいて、ブレーキ手段５２は係合していない状態である。接触要素の突起部８６は、位置決め手段５８の外側軌条６９において対応する位置にある。スピンドルナット及び突起部８６が位置ｂを通過するときにおいても、ブレーキ手段５２は依然として係合していない状態である。接触要素の突起部８６が位置ｄに到達したとき、当該突起部は、傾斜部によって外側軌条６９から内側軌条６８に移動する。したがって、ホルダのばね８３における位置エネルギーの一部が解放されて、接触要素８０がホルダ８２から出る方向に移動する。接触要素８０のピン８１も同様に、前方取付部へ向かう方向へ移動し、これによって、シャフト延入部７６、ひいてはブレーキ手段５２及びそのホルダ７０、７１が、同じ方向に移動する。したがって、頂部の上面７２における突起部７３が、スピンドルエンドナット５７と係合する。これによって、ブレーキ手段５２がスピンドル５３に接続される。スピンドルナット、及び接触要素の突起部８６が位置ａに到達したとき、これらは、それぞれの最内端位置にある。

図１８は、底部から見た位置決め手段を示す斜視図である。同図には、位置ａ、ｂ、ｃ、ｄ、並びに内側軌条６８及び外側軌条６９が示されている。

図１３には、ブレーキ手段５２が、スピンドル５３から外れた状態が示されている。したがって、この場合、スピンドルナットは、スピンドル５３における位置ｃとｂとの間にあり、接触要素の突起部８６は、位置決め手段の外側軌条６９における位置ｃとｂとの間の相対位置にある。

図１４には、ブレーキ手段５２が、スピンドル５３と係合した状態が示されている。ここでは、スピンドルナットは、スピンドルの回転方向によって、位置ｄとａとの間、又は位置ａとｂとの間に配置される。これに対応して、接触要素の突起部８６も、位置決め手段５８の内側軌条６８における相対位置、すなわち、位置ｄとａとの間か、或いは位置ａとｂとの間に配置される。

Claims (10)

1. 可逆式電気モータ（２０）と、
   トランスミッション（２１）と、
   前記トランスミッション（２１）を介して前記可逆式電気モータ（２０）に駆動される非セルフロック式スピンドル（２２）と、
   前記スピンドル（２２）上のスピンドルナット（２３）と、
   回転に対して固定された調節要素（２４）であって、前記スピンドル（２２）上の前記スピンドルナット（２３）に接続されるか、或いはこれに組み合わされると、軸方向に移動可能な調節要素と、
   前記スピンドルナット（２３）の位置を決定する位置決め手段と、
   外部負荷がかかった状態で、前記スピンドルナット（２３）の速度を制御するためのブレーキ手段と、を含み、
   前記ブレーキ手段と前記スピンドルとの間で、前記スピンドルナット（２３）の位置を決定する前記位置決め手段に接続するカプリングが設けられており、前記スピンドルナット（２３）が、前記スピンドル（２２）における所定位置にあるとき、前記カプリングにより、前記ブレーキ手段を前記スピンドルに係合させるか、或いは前記ブレーキ手段を前記スピンドルから切り離す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. 前記リニアアクチュエータは、前記可逆式電気モータ（２０）、及び前記トランスミッション（２１）の一部から前記調節要素（２４）を切り離すためのクイックリリース部（２７）を含み、前記トランスミッションの一部は、前記可逆式電気モータ（２０）から前記クイックリリース部（２７）までの範囲に配置されており、前記スピンドル（２２）が、前記スピンドルナット（２３）にかかる負荷により、回転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。
3. 前記位置決め手段は、ギアを介して前記スピンドルに接続していることを特徴とする、請求項１又は２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記位置決め手段は、所与の長さを有する肉厚管で構成されており、当該管は、前記スピンドルと同じ軸心を中心として回転することを特徴とする、クレーム１〜３の１つ以上に記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記位置決め手段の１回分、或いはそれ以下の回転が、前記リニアアクチュエータのストローク長に対応することを特徴とする、請求項１〜４の１つ以上に記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記カプリングは、前記位置決め手段に係合する接触要素を含み、前記位置決め手段における前記接触要素の所定位置は、前記スピンドルにおける前記スピンドルナットの所定位置に関連していることを特徴とする、請求項５に記載のリニアアクチュエータ。
7. 前記位置決め手段は、少なくとも１つの軌条を含み、前記接触要素は、前記軌条と係合する突起部を含むことを特徴とする、請求項６に記載のリニアアクチュエータ。
8. 前記ブレーキ手段は、前記スピンドルの長手回転軸に沿って変位可能であることを特徴とする、請求項１〜７のうちの１つ以上に記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記ブレーキ手段のためのホルダを含み、当該ホルダは、前記スピンドルと直接的又は間接的に係合可能なことを特徴とする、請求項１〜８のうちの１つ以上に記載のリニアアクチュエータ。
10. 後方取付部をさらに含み、当該後方取付部は、前記ブレーキ手段、前記位置決め手段、及び前記カプリングが全体的又は部分的に配置される中空部を有することを特徴とする、請求項１〜９のうちの１つ以上に記載のリニアアクチュエータ。

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