JP4619229B2 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、ロッド部材を長手方向に沿って直線的に駆動するリニアアクチュエータに関する。

電動モータの回転運動をロッド部材の長手方向に沿う直線運動変換するリニアアクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、送りねじ機構によって、電気モータの回転運動を作動ロッドの直線運動に変換する構成が記載されている。この構成においては、外管（ハウジング）、コンソール（カバー部材）に収容されて送りねじ機構を構成するスピンドルは、コンソールから突出した軸線方向端部が玉軸受によって回転可能に支持されている。玉軸受は、半部品を接合して成るリアマウントの凹部に包封されることで、スラスト方向、ラジアル方向共にリアマウントに保持されている。
特表２００４−５１１１９４号公報

しかしながら、上記のような従来のリニアアクチュエータでは、玉軸受を凹部に包封する構造であるため、リアマウントをコンソールとは別部品とされると共に径方向に２分割した半部品にて構成する構造（３ピースのカバー部材を備える構造）としなければならなかった。このため、構造が複雑であると共に玉軸受の保持部分（リニアアクチュエータの固定側）の強度が半部品の接合強度の依存してしまう問題あった。

本発明は、上記事実を考慮して、軸受保持部材の強度を確保しつつ簡単な構造で軸受部材を保持することができるリニアアクチュエータを得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係るリニアアクチュエータは、軸線廻りに回転することで出力部材を直線運動させる回転軸と、前記回転軸が挿入されるハウジングと、前記回転軸における前記ハウジングの開口端から突出した軸線方向端部を回転自在に軸支するための軸受部材と、前記ハウジングの開口端の軸線方向外側に固定される軸受保持部材と、前記ハウジングの開口端から突出して設けられ、前記軸受保持部材との間に前記軸受部材を挟み込む複数の保持凸部と、を備えている。

請求項１記載のリニアアクチュエータでは、回転軸が軸線廻りに回転すると、出力部材が直線運動する。回転軸は、ハウジング外に突出した軸線方向端部が軸受部材によって軸支されており、軸受部材はハウジングの開口端から突出した保持凸部と軸受保持部材との間に挟み込まれてハウジングに対し支持されている。これにより、回転軸は、軸受部材を介してハウジングに対し回転自在に支持されている。

ここで、ハウジングの開口端から突出して設けられた保持凸部と軸受保持部材との間に軸受部材を挟み込んで保持する構造であるため、簡単な構造で軸受部材をハウジングに対し支持（保持）することができる。また、軸受保持部材が単独で軸受部材のスラスト方向の移動を規制する構造ではないため、この軸受保持部材は、回転軸の径方向に２分割する構造等とする必要がなく、強度を確保することができる。

このように、請求項１記載のリニアアクチュエータは、軸受保持部材の強度を確保しつつ簡単な構造で軸受部材を保持することができる。

請求項２記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項１記載のリニアアクチュエータにおいて、前記保持凸部は、ピン状部材の長手方向端部を前記ハウジングの開口端に埋め込んで構成されている。

請求項２記載のリニアアクチュエータでは、ピン状部材をハウジングの開口端に埋め込むことで保持凸部が構成されるので、構造が簡単である。特に、ハウジングを型を用いて成形する構成では、保持凸部を一体に構成する必要がないため、型構造が複雑化することが防止される。

請求項３記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項２記載のリニアアクチュエータにおいて、前記ピン状部材は、前記ハウジングの開口端に圧入によって埋め込まれている。

請求項３記載のリニアアクチュエータでは、ピン状部材が圧入によってハウジングの開口端に埋め込まれるため、例えばねじ込みや接着等を用いる構成と比較して、保持凸部を設ける作業が容易である。

請求項４記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のリニアアクチュエータにおいて、前記軸受保持部材は、前記軸受部材を収容すると共に前記ハウジングの開口端を閉止するカバー部材である。

請求項４記載のリニアアクチュエータでは、カバー部材が軸受保持部材である（兼ねる）ため、部品点数を増加することなく、軸受保持部材の強度を確保しつつ簡単な構造で軸受部材を保持することができる。

請求項５記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のリニアアクチュエータにおいて、前記回転軸よりも大径とされると共に、前記ハウジングの開口端と前記軸受部材との間で該回転軸と同軸的に設けられ、該回転軸に回転力を伝達するための被動側外歯歯車と、前記被動側外歯歯車に噛み合わされた駆動側歯車とをさらに備え、前記複数の保持凸部は、３つ以上設けられ、前記被動側外歯歯車の径方向外側でかつ前記駆動側歯車の設置位置を避けると共に１８０°未満の間隔で配置されている。

請求項５記載のリニアアクチュエータでは、駆動側歯車が回転すると、被動側外歯歯車が回転し、この回転が回転軸に伝達されて該回転軸は軸線廻りに回転する。３つ以上の保持凸部は、それぞれ被動側外歯歯車、駆動側歯車に干渉することなく、それぞれ軸受保持部材との間に軸受部材の周方向における異なる部分を挟み込んでいる。被動側外歯歯車の外周に噛み合う駆動側歯車の存在によって３つ以上の保持凸部を等間隔で配置できない場合であっても、周方向に隣接する保持凸部の間隔が１８０°未満であるため、軸受部材を安定して保持することができる。

請求項６記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項５記載のリニアアクチュエータにおいて、前記被動側外歯歯車はウォームホイールであり、前記駆動側歯車はウォームである。

請求項６記載のリニアアクチュエータでは、ウォームとウォームホイールとの噛み合い部は、減速用の平歯車列の噛み合い部と比較してウォームホイール（被動側外歯歯車）の周方向に長くなるが、上記の如く３つ以上の保持凸部を配置することで、これらの噛み合い部に干渉することなく軸受部材を安定して保持することができる。

請求項７記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項５又は請求項６記載のリニアアクチュエータにおいて、前記軸受保持部材は、前記軸受部材、前記被動側外歯歯車、及び駆動側歯車を収容すると共に前記ハウジングの開口端を閉止するカバー部材である。

請求項７記載のリニアアクチュエータでは、カバー部材が軸受保持部材である（兼ねる）ため、部品点数を増加することなく、軸受保持部材の強度を確保しつつ簡単な構造で軸受部材を保持することができる。また、被動側外歯歯車（ウォームホイール）と軸受部材とを近接して配置することができ、リニアアクチュエータ全体としてコンパクト化を図ることが可能になる。

請求項８記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項４又は請求項７記載のリニアアクチュエータにおいて、前記カバー部材は、前記軸受部材を仮保持する仮保持部を有し、前記カバー部材を前記ハウジングに組み付ける動作によって、該カバー部材と前記保持凸部との間に前記軸受部材を挟み込むようになっている。

請求項８記載のリニアアクチュエータでは、軸受カバー部材を回転軸の軸線方向に沿ってハウジング側に移動すると、カバー部材に仮保持されている軸受部材に各保持凸部が当接し、カバー部材をハウジングに固定すると、軸受部材がカバー部材と各保持凸部との間に挟み込まれる保持状態となる。このように、各構成要素の組付方向が回転軸の軸線方向に沿う方向になるため、組付作業が容易である。また、自動組立による組立も容易である。

請求項９記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項８記載のリニアアクチュエータにおいて、前記仮保持部は、前記カバー部材における前記軸受部材の径方向の移動を規制するラジアル支持部である。

請求項９記載のリニアアクチュエータでは、軸受部材はカバー部材のラジアル支持部によって径方向の移動が規制されると共に、上記の通りカバー部材と書く保持凸部との間で軸線方向の移動が規制されている。ラジアル支持部が仮保持部を兼ねるため構造が簡単である。

請求項１０記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項９記載のリニアアクチュエータにおいて、前記軸受部材は、前記回転軸の軸線方向から見て外縁が該回転軸と同軸的な円形とされており、前記カバー部材のラジアル支持部は、前記軸受部材が嵌り込む凹部である。

請求項１０記載のリニアアクチュエータでは、軸受部材をカバー部材の凹部に嵌入する際の方向性が問題とならないため、組付作業が一層容易である。

請求項１１記載の発明に係るリニアアクチュエータは、請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載のリニアアクチュエータにおいて、前記軸受部材は、同軸的に相対回転可能とされた内輪と外輪とを含んで構成されており、前記内輪が前記回転軸に嵌合すると共に前記外輪が前記軸受保持部材と保持凸部との間に挟み込まれている。

請求項１１記載のリニアアクチュエータでは、軸受部材の外輪を軸受保持部材（かばー部材）と複数の保持凸部との間に挟み込むため、内外輪を有する軸受部材を単に凹部内に配設する構成と比較して、ラジアル方向、スラスト方向共にガタが小さくなる。このように、軸受部材として転がり軸受等の相対回転する内外輪を有するものを用いる場合に、本発明が好適に適用される。

本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置１０について、図１乃至図１４に基づいて説明する。先ず、リニアアクチュエータ装置１０の概略全体構成を説明し、次いで本発明の要部を含む回転直動変換機構１８の詳細構成を説明し、その後、リニアアクチュエータ装置１０を昇降式便座装置８０に適用した例を説明する。なお、説明の便宜上、各図に適宜矢印Ａにて示す方向を前方向すなわち昇降式便座装置８０の便座８６に着座する人の向く方向とし、矢印Ｂにて示す方向を上方向とし、左右の方向を用いるときは着座者にとっての左右方向を用いることとする。

（リニアアクチュエータの全体構成）
図９に示される如く、リニアアクチュエータ装置１０は、それぞれ別体で構成された一対のリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒを有して構成されている。各リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌは、それぞれ単独で本発明におけるリニアアクチュエータに相当する。

各リニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒには、図９、図１０に示されるように、駆動機構１４Ｌ、１４Ｒが設けられており、この各駆動機構１４Ｌ、１４Ｒは、本実施形態では同一構成とされている。駆動機構１４Ｌ、１４Ｒは、図１０、図１１に示されるように、駆動モータ１６、回転直動変換機構１８、出力ロッド２０（ロッド）、エンドハウジング２２、本体ハウジング２４、フロントハウジング２６、位置検出基板２８を備えている。

駆動モータ１６は、例えば、ブラシ付きモータ等のＤＣモータで構成されており、エンドハウジング２２の下端に固定されている。また、駆動モータ１６の内部には、回転数検出器１７が内蔵されており、この回転数検出器１７は、駆動モータ１６の一回転毎にパルスを発生するようになっている。また、駆動モータ１６には、給電用のコネクタ３０が設けられている。

回転直動変換機構１８は、駆動モータ１６の回転駆動力を直線運動の駆動力に変換してロッド部材としての出力ロッド２０を進退動させるものであり、図１１に示されるように、駆動モータ１６によって回転させられる回転軸３２に形成された「駆動側歯車」としてのウォーム３３と、ウォーム３３に噛合される「被動側外歯歯車」としてのウォームホイール３４と、ウォームホイール３４に同軸的かつ一体的に設けられた送りねじ軸３６と、送りねじ軸３６に螺合されたナット３８とを備える。

ナット３８の外周部に凹設されたガイド溝４６には、本体ハウジング２４の内周面から略全長に亘り突設されたガイドレール４８が軸線方向に摺動可能に入り込んでおり、ナット３８は本体ハウジング２４に対し回り止めされている。また、図１１に示される如く、ナット３８の上端には、後述する位置検出基板２８に設けられた全進出位置検出スイッチ５０又は全格納位置検出スイッチ５２と当接する当接部２１が突設されている。

このナット３８には、本体ハウジング２４の前端を貫通すると共に送りねじ軸３６の前端側を同軸的に入り込ませる円筒状に形成された出力ロッド２０の後端２０Ａが固定されている。また、出力ロッド２０における常に本体ハウジング２４の外側に位置する前端には、後述する昇降式便座装置８０（図１３、図１４参照）に設けられたリンク機構部９４Ｌ、９４Ｒの第１リンク部材９６Ｌ、９６Ｒに回動自在に接続固定される可動側接続部２３が設けられている。可動側接続部２３は、略円柱状に形成されると共に、リンク結合用の連結孔２３Ａ、第１リンク部材９６Ｌ、９６Ｒの逃がし用のスリット２３Ｂを有する。

以上により、回転直動変換機構１８では、駆動モータ１６が回転するとウォーム３３が回転し、ウォーム３３の回転によりウォームホイール３４及び送りねじ軸３６が回転すると、ナット３８が出力ロッド２０と共に軸線方向に移動するようになっている。この実施形態では、回転直動変換機構１８は、駆動モータ１６の鉛直方向に沿って配置された回転軸３２の回転を、出力ロッド２０の略前後方向（水平方向）の直線運動に変換する構成である。送りねじ軸３６が本発明における「回転軸」に相当し、ナット３８又は出力ロッド２０が本発明における「出力部材」に相当する。

また、この実施形態で回転直動変換機構１８は、駆動モータ１６の正転によって出力ロッド２０を前進（本体ハウジング２４に対し伸長）させ、駆動モータ１６の逆転によって出力ロッド２０を後退させるようになっている。すなわち、後述するハウジングケース４０Ｌ、４０Ｒ内に収納された各駆動機構１４Ｌ、１４Ｒは、可動側接続部２３をハウジングケース４０Ｌ、４０Ｒの外側に位置させた出力ロッド２０を該ハウジングケース４０Ｌ、４０Ｒに対し伸縮させるようになっている。

なお、回転直動変換機構１８では、ナット３８の直動を送りねじ軸３６の回転に変換することができないセルフロックが生じる設定とされている。また、上記したウォーム３３とウォームホイール３４とから成るウォームギヤは、増速側の回転伝達を行うことができないセルフロックが生じる設定とされている。

エンドハウジング２２は、互いに噛み合わされたウォーム３３及びウォームホイール３４を収納している。また、エンドハウジング２２内には、送りねじ軸３６を軸線廻りに回転自在に軸支するベアリング４２が収納、保持されている。この保持楮については後に詳述する。また、エンドハウジング２２には、後述する昇降式便座装置８０に設けられた本体ベース部材８８の固定脚部９０Ｌ、９０Ｒに回動自在に接続固定される固定側接続部４４が設けられている。固定側接続部４４は、固定脚部９０Ｌ、９０Ｒへのリンク結合用の連結孔４４Ａ、相対角変位許容のためのスリット４４Ｂを有する。

そして、エンドハウジング２２の前端には、本体ハウジング２４が固着具であるビス２５によって固定されており、本体ハウジング２４のエンドハウジング２２と反対側には、フロントハウジング２６が固着具であるビス２７によって固定されている。フロントハウジング２６は、出力ロッド２０を挿通させる貫通孔２６Ａを有しており、該貫通孔２６Ａの孔縁において出力ロッド２０を軸線方向に摺動可能に支持している。

また、本体ハウジング２４内は、後端がエンドハウジング２２に保持された送りねじ軸３６が挿通しており、送りねじ軸３６の前端は、ベアリング４９（図１１参照）を介して出力ロッド２０の内周面に相対回転可能でかつ軸線方向の摺動可能に接している。すなわち、送りねじ軸３６の前端は、ベアリング４９、出力ロッド２０を介してフロントハウジング２６に支持されている。本体ハウジング２４の内側には、上記の通りナット３８のガイド溝４６と係合するガイドレール４８が長手方向に沿って形成されている。

位置検出基板２８は、出力ロッド２０の全進出位置と全格納位置とを検知するものであり、出力ロッド２０の全進出時にナット３８の当接部２１と当接する全進出位置検出スイッチ５０を前端近傍に備えると共に、出力ロッド２０の全格納時に当接部２１と当接する全格納位置検出スイッチ５２を後端近傍に備えている。位置検出基板２８は、本体ハウジング２４内における送りねじ軸３６の上方に配置されており、その一端がエンドハウジング２２によって支持されると共に、その他端がフロントハウジング２６によって支持されている。

また、位置検出基板２８における全格納位置検出スイッチ５２の後側には、全進出位置検出スイッチ５０、全格納位置検出スイッチ５２の検出信号を後述する制御回路基板６６に出力するためのコネクタ３１が設けられている。図１０及び図１１に示される如く、コネクタ３１は、エンドハウジング２２の上端に一体に形成されたコネクタハウジング部２２Ａから露出している。

以上説明した駆動部１４Ｒ、１４Ｌは、出力ロッド２０の運動方向が水平方向に略一致するように、それぞれ対応するハウジングケース４０Ｒ、４０Ｌに収容保持されており、出力ロッド２０の前端側すなわち可動側接続部２３側及び固定側接続部４４がハウジングケース４０Ｒ、４０Ｌを貫通して外部に突出している。出力ロッド２０は、ハウジングケース４０Ｒ、４０Ｌの貫通部に設けられた図示しないシール部材と軸線方向への摺動可能に接している。また、駆動部１４Ｒ、１４Ｌは、略矩形容器状に形成された本体ハウジング２４がハウジングケース４０Ｒ、４０Ｌ内の上部に配置され、駆動モータ１６がハウジングケース４０Ｒ、４０Ｌ内の後部に配置されている。

図９に示される如く、リニアアクチュエータ１２Ｒのハウジングケース４０Ｒ内には、電源回路部５４が収納されている。電源回路部５４は、ハウジングケース４０Ｒ内における駆動部１４Ｒの下方でかつ駆動モータ１６の前方の空間内に配設されている。電源回路部５４は、外部電源６０（図１２参照）からの電源供給（例えば、ＡＣ１００Ｖ）を受けて一対のリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒすなわち各駆動モータ１６のそれぞれの駆動に必要な電源（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を生成するように構成されている。

本実施形態の電源回路部５４には、図１２に示されるように、電源回路が設けられた電源回路基板５６が設けられており、電源回路基板５６には、各コネクタ５８Ａ〜５８Ｄが設けられている。コネクタ５８Ａには、外部電源６０から延びる電源ケーブル６２が接続されており、これにより、外部電源６０から電源回路基板５６が電源供給を受けるようになっている。

さらに、電源回路部５４には、外部電源６０から供給された電圧を変圧するためのトランス６４が設けられており、このトランス６４から延びる配線部材は、電源回路基板５６にコネクタ５８Ｃ、５８Ｄを介して接続されている。本実施形態では、このトランス６４も、ハウジングケース４０Ｒ内に配置されている。

一方、リニアアクチュエータ１２Ｌのハウジングケース４０Ｌ内には、図９に示されるように、制御回路が設けられた制御回路基板６６が収納されている。制御回路基板６６は、ハウジングケース４０Ｌ内における駆動部１４Ｌの下方でかつ駆動モータ１６の前方の空間内に配設されている。制御回路基板６６の制御回路（以下、単に制御回路基板６６という）は、電源回路部５４からの電源供給に基づいて一対のリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒのそれぞれを制御するように構成されている。

制御回路基板６６には、図１２に示されるように、各コネクタ６８Ａ〜６８Ｇが設けられている。コネクタ６８Ａは、モータ出力用であり、リニアアクチュエータ１２Ｒの駆動モータ１６に設けられたコネクタ３０に接続ケーブル７２を介して接続される。また、コネクタ６８Ｂは、位置検出信号入力用であり、リニアアクチュエータ１２Ｒの位置検出基板２８に設けられたコネクタ３１に接続ケーブル７２を介して接続される。なお、本実施形態において、接続ケーブル７２は、図９に示されるように、電源回路部５４の電源回路基板５６と制御回路基板６６とを接続する１本のワイヤハーネスとして構成されている。

コネクタ６８Ｃは、モータ出力用であり、図１２に示されるように、リニアアクチュエータ１２Ｌの駆動モータ１６に設けられたコネクタ３０に接続ケーブル７３Ａを介して接続され、コネクタ６８Ｄは、位置検出信号入力用であり、リニアアクチュエータ１２Ｌの位置検出基板２８に設けられたコネクタ３１に接続ケーブル７３Ｂを介して接続される。

また、コネクタ６８Ｅは、電源入力用であり、電源回路部５４のコネクタ５８Ｂに接続ケーブル７２を介して接続され、コネクタ６８Ｆ、６８Ｇは、操作信号入力用であり、それぞれハンドスイッチ７０Ａ、フットスイッチ７０Ｂに接続される。

制御回路基板６６による制御については、昇降式便座装置８０の構成と共に後述する。

（回転直動変換機構の詳細構成）
図４には本体ハウジング２４の背面図が示されている。この図に示される如く、本体ハウジング２４は、軸線方向から見て略滴状の外縁形状を有する筒状に形成されている。本体ハウジング２４には、下部に位置し送りねじ軸３６が挿通されると共にナット３８が往復動するための運動変換空間２４Ａと、上部に位置し位置検出基板２８を配設するための基板設置空間２４Ｂと、運動変換空間２４Ａと基板設置空間２４Ｂとを連通する連通空間２４Ｃが形成されている。

運動変換空間２４Ａには、上記したガイドレール４８が本体ハウジング２４（の周壁）から複数突出している。この実施形態ではガイドレール４８は３つ設けられており、運動変換空間２４Ａと基板設置空間２４Ｂとの間に位置するガイドレール４８を切り欠くことで連通空間２４Ｃが形成されている。したがって、ガイドレール４８が４つ設けられていると把握することも可能である。

３つのガイドレール４８には、それぞれビス２５がねじ込まれるねじ孔４８Ａが形成されている。図１１に示される如く、ねじ孔４８Ａは、本体ハウジング２４の前側開口端にも形成されており、ビス２７がねじ込まれるようになっている。

基板設置空間２４Ｂの上部には、位置検出基板２８を支持するための左右一対のスリット１１０が形成されている。位置検出基板２８は、各スリット１１０に後端側から挿入されて本体ハウジング２４にセットされるようになっている。この際、全進出位置検出スイッチ５０、全格納位置検出スイッチ５２の揺動アーム部５０Ａ、５２Ａ（図４、図６参照）は、連通空間２４Ｃを通過するようになっている。

図６及び図７に示される如く、位置検出基板２８の前端は、フロントハウジング２６の背面から後向きに突設された上下一対の係合突起１１２間で保持するようになっている。位置検出基板２８の前端は、フロントハウジング２６の本体ハウジング２４への取付動作に伴って、又はフロントハウジング２６が取り付けられている本体ハウジングへの挿入動作に伴って、係合突起１１２間に入り込む構成である。

一方、図１及び図２に示される如く、位置検出基板２８の後端は、エンドハウジング２２におけるコネクタハウジング部２２Ａの後壁２２Ｂに設けられた凹部１１４に入り込んで保持されるようになっている。位置検出基板２８の前端は、エンドハウジング２２の本体ハウジング２４への取付動作に伴って凹部１１４間に入り込む構成である。

また、図５に示される如く、本体ハウジング２４の連通空間２４Ｃの下部は、ナット３８から突設した当接部２１が入り込んでおり、全進出位置検出スイッチ５０、全格納位置検出スイッチ５２のアーム部５０Ａ、５２Ａに当接可能とされている。全進出位置検出スイッチ５０、全格納位置検出スイッチ５２は、揺動アーム部５０Ａ、５２Ａが当接部２１によって押し上げられると検出信号を出力するようになっている。

そして、図６及び図７に示される如く、位置検出基板２８には、全進出位置検出スイッチ５０の揺動アーム部５０Ａの下方への揺動を規制するカバー材１１６が取り付けられている。カバー材１１６は、揺動アーム部５０Ａの前部を下側から覆うように、上向きに開口するコ字状に形成されている。このカバー材１１６によって、図８（Ａ）に示される如く前方に移動する当接部２１が揺動アーム部５０Ａを通過して図８（Ｂ）に示される如く後方に移動する際に、当接部２１が揺動アーム部５０Ａを押し上げることができる構成とされている。なお、カバー材１１６を備えない場合には、図８（Ｃ）に示される如く前方に移動する当接部２１が揺動アーム部５０Ａを通過して図８（Ｄ）に示される如く後方に移動する際に、揺動アーム部２１を下側に回動しようとして当接部２１の後方への移動が阻害されてしまう現象が生じ得る。

図１乃至図３に示される如く、エンドハウジング２２内には、ベアリング４２が収容されるベアリング嵌入部１１８と、ウォームホイール３４が収容されるホイール収容部１２０とが前後方向（送りねじ軸３６の軸線方向）に連設されている。また、エンドハウジング２２内におけるホイール収容部１２０の側方には、ウォーム３３が収容されるウォーム収容部１２２が設けられおり、ウォーム収容部１２２とをホイール収容部１２０とは、窓部１２４を介してウォーム３３とウォームホイール３４との噛み合い可能に連通されている。なお、図２は、出力ロッド２０の組付前の分解斜視図である。

図１及び図２に示される如く、ベアリング４２は、送りねじ軸３６の後端３６Ａに嵌合する内輪４２Ａと、エンドハウジング２２のベアリング嵌入部１１８に嵌入される外輪４２Ｂとが図示しない多数のボールやころを介して滑らかに相対回転可能に嵌合して構成されている。 外輪４２Ｂの外径は、ウォームホイール３４の外径よりも大とされている。

そして、図３に模式的に示される如く、ベアリング嵌入部１１８は、外輪４２Ｂが嵌合する送りねじ軸３６と同軸的な円筒面部１１８Ａと、後端を規定し外輪４２Ｂが当接する円環壁部１１８Ｂと、円環壁部１１８Ｂの径方向内側に位置し内輪４２Ａの後方に突出した送りねじ軸３６の後端３６Ａを逃がす逃がし空間１１８Ｃとを有する。したがって、ベアリング嵌入部１１８に嵌入され外輪４２Ｂを円環壁部１１８Ｂに当接させたベアリング４２は、径方向及び後方への移動が規制されるようになっている。

このエンドハウジング２２は、その前端面２２Ｃから前方に突出した嵌合部２２Ｄ（ず２参照）を本体ハウジング２４の運動変換空間２４Ａに嵌合させると共に、前端面２２Ｃを本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄに突き当てた状態で、自らを貫通したビス２５がねじ孔４８Ａにねじ込まれる（螺合する）ことで、本体ハウジング２４に固定的に取り付けられる構成である。

ここで、図１乃至図３に示される如く、回転直動変換機構１８では、本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄから後側に突設された複数の「保持凸部」としての保持ピン１２５によって、ベアリング４２の前方への移動を規制するようになっている。各保持ピン１２５は、本体ハウジング２４の長手方向すなわち送りねじ軸３６の軸線方向に沿って設けられている。

具体的には、複数の保持ピン１２５は、ウォームホイール３４の外径よりも大径でかつベアリング４２の外輪４２Ｂの外径よりも小径である仮想円周に沿って配置され、それぞれ後端をベアリング４２の外輪４２Ｂの前面に当接させるようになっている。これにより、エンドハウジング２２がビス２５によって本体ハウジング２４に取り付けられると、ベアリング４２の外輪４２Ｂがエンドハウジング２２の円環壁部１１８Ｂと各保持ピン１２５との間に挟み込まれ、ベアリング４２の前方への移動が規制されるようになっている。

この実施形態では、保持ピン１２５は、本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄにおける各ガイドレール４８から突設されて計３本とされている。また、図４に示される如く、各保持ピン１２５は、ウォームホイール３４に噛み合うウォーム３３を避けるように、周方向に不等間隔で配置されている。そして、保持ピン１２５は、周方向に隣り合う保持ピン１２５がベアリング４２（送りねじ軸３６）の軸心廻りに１８０°未満の位置に存在するように配置されている。

各保持ピン１２５は、例えばステンレス鋼などの金属線材等にて構成され、前端をアルミニウム合金にて構成された本体ハウジング２４に圧入することで、それぞれ本体ハウジング２４に保持されている。本体ハウジング２４は、アルミニウム合金の引抜材又は押出材とされている。また、エンドハウジング２２、フロントハウジング２６は、それぞれ樹脂成形によって形成されている。

この実施形態では、本体ハウジング２４が本発明における［ハウジング」に、エンドハウジング２２が本発明における「軸受保持部材、カバー部材」に、ベアリング嵌入部１１８が本発明における「仮保持部、ラジアル支持部、凹部」にそれぞれ相当する。

（昇降式便座装置への適用例）
次いで、図１３、図１４を参照しながら、上記構成からなるリニアアクチュエータ装置１０を昇降式便座装置８０に適用した例について説明する。

本実施形態に係る昇降式便座装置８０は、例えば、洋式の便器８２に好適に使用されるものであり、昇降機構８４を備えている。そして、この昇降機構８４を作動させて被駆動部材としての便座８６を昇降させるための駆動装置として、上述のリニアアクチュエータ装置１０が用いられている。

昇降式便座装置８０には、左右一方側から他方側へ跨る本体ベース部材８８が設けられている。本体ベース部材８８は、便器８２に対して固定状態とされており、この本体ベース部材８８の左右端からそれぞれ垂下されて便器８２の左右方向外側に位置する固定脚部９０Ｌ、９０Ｒには、リニアアクチュエータ装置１０のリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒに設けられた固定側接続部４４がそれぞれ左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されている。そして、本実施形態では、固定側接続部４４に接続固定されたリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒにおける各出力ロッド２０の進退動方向が同一とされている。

また、本実施形態の昇降式便座装置８０には、便座８６が載置される載置台９２と、リニアアクチュエータ装置１０に備えられた左右一対のリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒの作動により載置台９２を昇降させる左右一対のリンク機構部９４Ｌ、９４Ｒが備えられている。このリンク機構部９４Ｌ、９４Ｒは、第１リンク部材９６Ｌ、９６Ｒ及び第２リンク部材９８Ｌ、９８Ｒを含んでそれぞれ構成されている。また、載置台９２の左右端からは、それぞれ便器８２の左右方向外側に位置する脚板部１００Ｌ、１００Ｒが垂下されている。脚板部１００Ｌ、１００Ｒは、それぞれの後上部を側面視で固定脚部９０Ｌ、９０Ｒにオーバラップさせている。

便座８６の左側面に設けられたリンク機構部９４Ｌでは、第１リンク部材９６Ｌは、リニアアクチュエータ１２Ｌの出力ロッド２０の可動側接続部２３に左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されると共に、本体ベース部材８８の固定脚部９０Ｌ及び載置台９２の脚板部１００Ｌにそれぞれ左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されている。また、第２リンク９８Ｌは、長手方向両端が本体ベース部材８８の固定脚部９０Ｌ、載置台９２の脚板部１００Ｌにそれぞれ左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されている。

同様に、便座８６の右側面に設けられたリンク機構部９４Ｒでは、第１リンク部材９６Ｒは、リニアアクチュエータ１２Ｒの出力ロッド２０に左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されると共に、本体ベース部材８８の固定脚部９０Ｒ及び載置台９２の脚板部１００Ｒにそれぞれ左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されている。また、第２リンク９８Ｒは、長手方向両端が本体ベース部材８８の固定脚部９０Ｒ、載置台９２の脚板部１００Ｒにそれぞれ左右方向に沿う軸線廻りに回動自在に接続されている。

また、図示は省略するが、ハンドスイッチ７０Ａは脚板部１００Ｌ、１００Ｒの何れか一方（便座８６と共に上下動する部分）に取り付けられており、フットスイッチ７０Ｂは、便器８２が設置された床上に配設されている。

そして、上記構成からなる昇降式便座装置８０では、ハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂが上昇方向に操作されると、制御回路基板６６がリニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒの各出力ロッド２０をハウジングケース４０Ｌ、４０Ｒから進出する方向（矢印Ｘ１方向）に同時にスライドさせるように各駆動モータ１６への給電を行う（各駆動モータ１６を正転させる）ように構成されている。

また、昇降式便座装置８０では、左右の出力ロッド２０が同時に矢印Ｘ１方向にスライドすると、リンク機構部９４Ｌ、９４Ｒの第１リンク部材９６Ｌ、９６Ｒ及び第２リンク部材９８Ｌ、９８ＲがＲ１、Ｒ２方向にそれぞれ回動し、これにより、図１４に想像線で示される如く、載置台９２と共に便座８６が上昇するようになっている。このとき、リニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒは、全体として前傾するように固定側接続部４４の接続点廻りに回動するようになっている。

さらに、制御回路基板６６は、左右の全進出位置検出スイッチ５０の何れかから全進出位置検出信号を検出した場合に、一対の駆動機構１４Ｌ、１４Ｒの各駆動モータ１６の全進出側への回転を停止させるように構成されている。

一方、昇降式便座装置８０では、ハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂが降下方向に操作されると、制御回路基板６６が左右の出力ロッド２０をハウジングケース４０Ｌ、４０Ｒに格納される方向（矢印Ｘ２方向）に同時にスライドさせるように各駆動モータ１６への給電を行う（各駆動モータ１６を逆転させる）ように構成されている。また、昇降式便座装置８０では、各出力ロッド２０が矢印Ｘ２方向に同時にスライドすると、上気した上昇の場合とは逆の動作によって便座８６を降下させるようになっている。

そして、この降下動作に際に制御回路基板６６は、各駆動モータ１６を、それぞれ対応する全格納位置検出スイッチ５２からの信号によって全格納位置検出信号を検出するまで全格納側へ回転させるようになっている。すなわち、制御回路基板６６は、便座８６の上昇動作の終了時には各駆動モータ１６への給電を同時に停止し、降下動作の終了時には各駆動モータ１６への給電を、それぞれ対応する全格納位置検出スイッチ５２からの信号に基づいて独立して停止するように構成されている。

さらに、昇降式便座装置８０では、リニアアクチュエータ装置１０の回転直動変換機構１８、ウォーム３３とウォームホイール３４とから成るウォームギヤとが共にセルフロックを生じる設定とされているため、便座８６への着座に伴う負荷によって便座８６が上下動してしまうなどの不具合が防止されている。また、食い違い軸歯車であるウォームギヤを用いることで、ナット３８を介して出力ロッド２０から送りねじ軸３６に軸方向荷重が入力された場合でも、この荷重が駆動モータ１６の軸線方向に作用することが防止され、出力ロッド２０に軸線方向への荷重が加わっている間もウォーム３３及び駆動モータ１６の回転を円滑に維持できる。また、駆動モータ１６側に配設した回転数検出器１７によって、精度良く駆動モータ１６の回転速度（パルス）を検出することができる。

上記の如く昇降式便座装置８０に適用されたリニアアクチュエータ装置１０は、各リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌがハウジンケース４０Ｒ、４０Ｌに収容されることで、駆動部１４Ｒ、１４Ｌ、電気回路への被水や高湿度空気の接触が防止されるようになっている。

次に、上記構成からなる昇降式便座装置８０及びリニアアクチュエータ装置１０の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係る昇降式便座装置８０では、使用者又は介助者がハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂを上昇側に操作すると、リニアアクチュエータ装置１０の一対の出力ロッド２０が矢印Ｘ１方向に同時にスライドし、便座８６が上昇する。この便座８６に使用者が着座した状態でハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂが降下側に操作されると、リニアアクチュエータ装置１０の一対の出力ロッド２０が矢印Ｘ２方向に同時にスライドし、便座８６が着座状態の使用者を支持しつつ降下する。

さらに、使用者の着座状態でハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂが上昇側に操作されると、リニアアクチュエータ装置１０の一対の出力ロッド２０が矢印Ｘ１方向に同時にスライドし、便座８６が座状態の使用者を支持しつつ上昇する。そして、使用者が便座８６から離れた後にハンドスイッチ７０Ａ又はフットスイッチ７０Ｂが降下側に操作されると、リニアアクチュエータ装置１０の一対の出力ロッド２０が矢印Ｘ２方向に同時にスライドし、便座８６が降下して初期位置に復帰する。

以上により、本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置１０が適用された昇降式便座装置８０では、使用者の便座８６への着座動作、便座８６からの起立動作が補助され、これらの動作が容易になる。

ここで、リニアアクチュエータ装置１０の各リニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒでは、本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄから突出して設けられた複数の保持ピン１２５とエンドハウジング２２との間にベアリング４２を挟み込んで保持する構造であるため、簡単な構造でベアリング４２を本体ハウジング２４に対し支持（保持）することができる。また、エンドハウジング２２は、単独でベアリング４２のスラスト方向の移動を規制する構造ではないため、送りねじ軸３６の径方向に２分割する構造等とする必要がなく、強度を確保することができる。このため、エンドハウジング２２に十分な強度を有する固定側接続部４４を設ける構成を実現することができた。

特に、各リニアアクチュエータ１２Ｌ、１２Ｒでは、本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄとベアリング４２との間に送りねじ軸３６を駆動するためのウォームホイール３４が配置されているが、本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄから保持ピン１２５を周方向に部分的に突出することで、ウォームホイール３４及びこれに噛み合うウォーム３３に干渉することなく、ベアリング４２を保持する構成が実現された。そして、この実施形態では、ウォーム３３とウォームホイール３４とを用いることで噛み合い部が比較的広くなるが、保持凸部として細径の保持ピン１２５を用いることで、複数の保持ピン１２５を１８０°未満の間隔で配置することができた。これにより、ベアリング４２を安定して保持することができる。

またここで、リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌでは、保持ピン１２５が本体ハウジング２４の後側開口端２４Ｄに埋め込まれて本体ハウジング２４に保持されるので、構造が簡単である。そして、保持ピン１２５が構成する「保持凸部」を本体ハウジング２４に一体に形成する必要がないため、該本体ハウジング２４を押出成形又は引抜成形にて安価かつ容易に得ることができる。しかも、保持ピン１２５は、圧乳によって本体ハウジング２４に埋め込まれるので、例えばねじ込みや接着等を用いる構成と比較して、保持ピン１２５の取付作業が容易である。

さらにここで、リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌでは、本体ハウジング２４の後側開口端を閉止するエンドハウジング２２がベアリング４２を保持する軸受保持部材の機能を果たすため、部品点数が増すことがなく構造が一層簡単になる。しかも、上記の通り保持ピン１２５との間にベアリング４２を挟み込むエンドハウジング２２は、１部品（１ピース）として構成することができ、構造がより一層簡単で所要の強度を確保しやすい（設計が容易である）。

また、エンドハウジング２２自体がベアリング４２の前方への移動を規制する規制部を有する必要がないため、ベアリング４２とウォームホイール３４とを近接して配置することができ、装置が全体としてコンパクトになる。

さらにまた、リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌでは、エンドハウジング２２のベアリング嵌入部１１８にベアリング４２を嵌入すなわち仮保持した状態で、該エンドハウジング２２を本体ハウジング２４に送りねじ軸３６の軸線方向に沿って組み付ける動作によって、各保持ピン１２５とエンドハウジング２２の円環壁部との間にベアリング４２を保持することができるため、駆動部１４Ｒ、１４Ｌの組立作業が容易である。特に、各構成要素を送りねじ軸３６の軸線方向の移動によって組み付けることができるため、自動組立による組立工程（システム）を簡素化することができる。

しかも、エンドハウジング２２におけるベアリング４２を駆り保持する部分すなわちベアリング嵌入部１１８は、該ベアリング１１８をラジアル方向に支持するラジアル支持部であるため、エンドハウジング２２の構造が簡単である。また、ベアリングの外輪４２Ｂは、外縁が送りねじ軸３６と同軸的な円形であり、これに対応する形状のベアリング嵌入部１１８に嵌入されるため、該嵌入する際の周方向の方向性が問題とならないため、組付作業が一層容易である。

そして、リニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌでは、ベアリング４２として内輪４２Ａ、外輪４２Ｂを有する転がり軸受を備えるが、内輪４２Ａが送りねじ軸３６の後端３６Ａに嵌合されると共に、外輪４２Ｂが円環壁部１１８Ｂと保持ピン１２５との間に挟み込まれる構成であるため、該ベアリング４２のラジアル方向、スラスト方向のガタが共に小さくなる。

このように、本実施形態に係るリニアアクチュエータ装置１０を構成するリニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌは、エンドハウジング２２の強度を確保しつつ簡単な構造でベアリング４２を保持することができる。

なお、上記実施形態では、送りねじ機構によって駆動モータ１６の回転を出力ロッド２０の直動に変換するリニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌを例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ボールねじ機構やラックアンドピニオン機構などによって駆動モータ１６の回転を出力ロッド２０の直動に変換するように構成しても良い。

また、本発明は、２つのリニアアクチュエータ１２Ｒ、１２Ｌを備える構成に限定されることはなく、単独で機能するリニアアクチュエータ１２Ｒに本発明を適用しても良いことはいうまでもない。

さらに、本発明に係るリニアアクチュエータ１２Ｒ等の用途が昇降式便座装置８０に限定されることはなく、各種用途に用いることができる。

本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の後部を一部切り欠いてみた斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の後部の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の後部を一部切り欠いてみた側断面図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する本体ハウジングの背面図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の後部の組立過程を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の前部の組立過程を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置を構成する駆動部の前部を一部切り欠いてみた斜視図である。 （Ａ）はナットの当接部が往動する際の揺動アームとの関係を示す模式図、（Ｂ）はナットの当接部が復動する際の揺動アームとの関係を示す模式図、（Ｃ）、（Ｄ）はそれぞれカバー材を備えない比較例における図８（Ａ）、（Ｂ）に対応する模式図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置の構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置の内部構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータの駆動部の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニアアクチュエータ装置の配線接続を示す図である。 本発明の実施形態に係る昇降式便座装置を便器に装着した状態を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の実施形態に係る昇降式便座装置によって便器の便座が昇降する様子を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１２Ｌ、１２Ｒ・・・リニアアクチュエータ、２０・・・出力ロッド（出力部材）、２２・・・エンドハウジング（軸受保持部材、カバー部材）、２４・・・本体ハウジング（ハウジング）、３３・・・ウォーム（駆動側歯車）、３４・・・ウォームホイール（被動側外歯歯車）、３６・・・送りねじ軸（回転軸）、３８・・・ナット（出力部材）、４２・・・ベアリング（軸受部材）、４２Ａ・・・内輪、４２Ｂ・・・外輪、１１８・・・ベアリング嵌入部（仮保持部、ラジアル支持部、凹部）

Claims (11)

1. 軸線廻りに回転することで出力部材を直線運動させる回転軸と、
   前記回転軸が挿入されるハウジングと、
   前記回転軸における前記ハウジングの開口端から突出した軸線方向端部を回転自在に軸支するための軸受部材と、
   前記ハウジングの開口端の軸線方向外側に固定される軸受保持部材と、
   前記ハウジングの開口端から突出して設けられ、前記軸受保持部材との間に前記軸受部材を挟み込む複数の保持凸部と、
   を備えたリニアアクチュエータ。
2. 前記保持凸部は、ピン状部材の長手方向端部を前記ハウジングの開口端に埋め込んで構成されている請求項１記載のリニアアクチュエータ。
3. 前記ピン状部材は、前記ハウジングの開口端に圧入によって埋め込まれている請求項２記載のリニアアクチュエータ。
4. 前記軸受保持部材は、前記軸受部材を収容すると共に前記ハウジングの開口端を閉止するカバー部材である請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。
5. 前記回転軸よりも大径とされると共に、前記ハウジングの開口端と前記軸受部材との間で該回転軸と同軸的に設けられ、該回転軸に回転力を伝達するための被動側外歯歯車と、
   前記被動側外歯歯車に噛み合わされた駆動側歯車とをさらに備え、
   前記複数の保持凸部は、３つ以上設けられ、前記被動側外歯歯車の径方向外側でかつ前記駆動側歯車の設置位置を避けると共に１８０°未満の間隔で配置されている請求項１乃至請求項３の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。
6. 前記被動側外歯歯車はウォームホイールであり、前記駆動側歯車はウォームである請求項５記載のリニアアクチュエータ。
7. 前記軸受保持部材は、前記軸受部材、前記被動側外歯歯車、及び駆動側歯車を収容すると共に前記ハウジングの開口端を閉止するカバー部材である請求項５又は請求項６記載のリニアアクチュエータ。
8. 前記カバー部材は、前記軸受部材を仮保持する仮保持部を有し、
   前記カバー部材を前記ハウジングに組み付ける動作によって、該カバー部材と前記保持凸部との間に前記軸受部材を挟み込むようになっている請求項４又は請求項７記載のリニアアクチュエータ。
9. 前記仮保持部は、前記カバー部材における前記軸受部材の径方向の移動を規制するラジアル支持部である請求項８記載のリニアアクチュエータ。
10. 前記軸受部材は、前記回転軸の軸線方向から見て外縁が該回転軸と同軸的な円形とされており、
    前記カバー部材のラジアル支持部は、前記軸受部材が嵌り込む凹部である請求項９記載のリニアアクチュエータ。
11. 前記軸受部材は、同軸的に相対回転可能とされた内輪と外輪とを含んで構成されており、前記内輪が前記回転軸に嵌合すると共に前記外輪が前記軸受保持部材と保持凸部との間に挟み込まれている請求項１乃至請求項１０の何れか１項記載のリニアアクチュエータ。

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