JPH09222153A - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常時には軽い力で円滑な伸縮を可能にし、
全長を急速に縮める必要があれば、圧縮方向のスラスト
荷重に基づいて急激に縮められる様にする。 【構成】 ストッパピン３５により外側間筒３４を回転
不能とした場合には、ローラクラッチ２７の作用により
回転軸３が全長を伸ばす方向に回転する場合にのみ、内
側間筒３３が回転する。全長を縮める方向に回転する際
には、内側間筒３３は回転せず、回転軸３は摩擦プレー
ト３１の摩擦に抗して回転する。ストッパピン３５の係
合を外し、外側間筒３４を回転自在とすれば、上記回転
軸３が軽い力で回転自在となり、圧縮方向のスラスト荷
重に基づいてこの回転軸３が回転し、全長が縮まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係るリニアアクチュエ
ータは、例えば介護用ベッド、昇降テーブル、リフタ
ー、車載ジャッキ等、各種機械装置に組み込んだ状態で
使用する。

【０００２】

【従来の技術】例えば介護用ベッドにはリニアアクチュ
エータを組み込み、手動ハンドル或は電動モータを駆動
源として、被介護者を寝かせたベッドの角度調節等を自
在としている。この様なリニアアクチュエータには、次
の(1)(2)の機能が要求される。 (1) 手動ハンドル或は電動モータの回転運動を、出力軸
の軸方向運動（直線運動）に変換する機能。 (2) 手動ハンドル或は電動モータの停止時に、スラスト
方向に加わる荷重に拘らず、出力軸が変位しない様にす
る機能。 この(1)(2)の様な機能を得るべく、従来から次の〜
に記載された様なリニアアクチュエータが知られてい
る。

【０００３】 井沢実著、工業調査会発行の「ボール
ねじとその応用技術」 この刊行物の第１３４〜１３６頁には、ボールねじによ
り回転運動を直線運動に変換するアクチュエータに関す
る技術、並びに次の(a) 〜(d) の何れかにより、ボール
ねじの逆転防止を図る技術が記載されている。 (a) 駆動モータにブレーキ作用を持たせる。 (b) 駆動歯車に逆転不能なウォームギヤを使用する。 (c) 駆動歯車軸にブレーキ装置を設ける。 (d) 一方向クラッチ又は両方向クラッチを使用する。

【０００４】 トムソン−サギノー社が発行している
リニアアクチュエータのカタログ 特開昭６３−４７５５７号公報 特開昭５０−３１５５３号公報 これらの刊行物には、ボールねじその他の送りねじによ
り回転運動を直線運動に変換するアクチュエータに関す
る技術、並びにばねクラッチにより送りねじの逆転防止
を図る技術が記載されている。

【０００５】 特開昭６１−３８８９２号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにソレノ
イドへの通電に基づいて断接される電動式のクラッチ及
びブレーキにより駆動軸の回転を規制する技術が記載さ
れている。

【０００６】 実開昭６２−６３４５３号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにディス
ク状に形成された抵抗体及び一方向クラッチにより、外
部荷重に基づく復帰時の衝撃を緩和する技術が記載され
ている。

【０００７】 実開昭６２−６３４５４号公報 この刊行物には、ボールねじにより回転運動を直線運動
に変換するアクチュエータに関する技術、並びにこのボ
ールねじに予圧を付与する事により、このボールねじに
抵抗を付加し、逆転時の速度を調節する技術が記載され
ている。

【０００８】上記〜に記載した各技術は、それぞれ
次に述べる様な解決すべき問題点がある。 に記載された従来技術の場合 先ず、(a) の様に、駆動モータにブレーキ作用を持たせ
る場合には、駆動モータのコスト及び重量が嵩む。又、
(b) の様に駆動歯車に逆転不能なウォームギヤを使用す
る場合には、ウォームギヤのリード角を小さくしない限
り、確実な逆転防止を図れない。一方、リード角を小さ
くすると、噛合効率が悪くなって、十分な動作速度を確
保する為には高速で回転する大型の電動モータを使用す
る必要が生じる。又、手動ハンドルによりアクチュエー
タを駆動する場合には、この手動ハンドルを多数回回転
させなければならず、操作が面倒である。更に、(c) の
様に駆動歯車軸にブレーキ装置を設けたり、或は(d) の
様に一方向クラッチ又は両方向クラッチを使用する構造
の場合には、単独で十分な逆転防止を図ろうとすると、
これらブレーキ装置やクラッチとして大型のものを使用
しなければならず、装置全体が大型化する。 に記載された従来技術の場合 これらの場合には、手動ハンドル或は電動モータにより
送りねじ機構を介して出力軸を変位させる際に、ばねク
ラッチが若干の抵抗となって効率を低下させるだけでな
く、確実な逆転防止効果を得る為には、ばねクラッチと
して相当に大型のものを使用しなければならない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、高価な部品を使用する為にリニアアクチ
ュエータ自体が高価になるだけでなく、手動ハンドル或
は電動モータと連動させて電動式のクラッチ及びブレー
キを制御する制御回路が必要になる等、装置全体が高価
になる事が避けられない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、ディスク状に形成された抵抗体及び一方
向クラッチの設置スペースが嵩み、装置全体が大型化す
る。しかも、復帰時の衝撃緩和を目的としている為、確
実な逆転防止効果を得る事はできない。 に記載された従来技術の場合 この場合には、逆転時の速度を調節する事はできても、
十分な逆転防止を図る事は不可能である。

【０００９】

【先発明の説明】上述の様な不都合を解消すべく、本発
明者は先に、図８〜９に示す様なリニアアクチュエータ
を発明した（特願平７−１３９６９９号）。先ず、この
先発明に係るリニアアクチュエータに就いて説明する。
この図８〜９に示したリニアアクチュエータは、例えば
手動ハンドルを操作する事により背もたれの角度を調節
する介護用ベッドの角度調節装置の様に、使用時に圧縮
方向のスラスト荷重が加わる部分に組み付けられる。ハ
ウジング１は、例えばアルミニウム合金をダイキャスト
成形する事により造られる。このハウジング１の基端部
（図８〜９の左端部）の直径方向反対位置に設けられた
１対のねじ孔２、２には、それぞれ図示しないボルトの
端部を螺合させて、上記ハウジング１を上記介護用ベッ
ドのフレーム等に、揺動自在に支持する。

【００１０】この様なハウジング１の内側には回転軸３
の基端部（図８〜９の左端部）を、深溝型の玉軸受４に
より、回転のみ自在に支持している。この玉軸受４は、
上記回転軸３に加わるラジアル荷重の他、上記圧縮方向
のスラスト荷重も支承する。この為、上記玉軸受４を構
成する外輪５の軸方向片端面（図８〜９の左端面）は、
上記ハウジング１の内周面に止着した止め輪６に突き当
てている。

【００１１】又、上記回転軸３の基端で上記玉軸受４か
ら突出した部分には、自在継手７を構成する一方（図８
の右方）のヨーク８を、スプリングピン９により結合固
定している。そして、上記自在継手７を構成する他方
（図８の左方）のヨーク１０に、入力部である手動ハン
ドル１１の端部を結合している。この手動ハンドル１１
は、リニアアクチュエータを伸縮させる際に、作業者が
手で回転させる。

【００１２】一方、上記回転軸３の基端部を除く部分に
は、断面が円弧形の螺旋溝を形成する事により、ボール
ねじ部１２としている。そしてこのボールねじ部１２の
周囲にボールナット１３を、複数のボール１４、１４を
介して螺合させている。そしてこのボールナット１３の
先端部（図８〜９の右端部）に形成した結合筒部１５
に、円筒状の出力軸１６の基端部（図８〜９の左端部）
を螺合固定している。又、上記ボールナット１３及び出
力軸１６の周囲はテーパ円筒状のカバー１７により覆っ
ている。尚、上記出力軸１６及びボールナット１３は、
この出力軸１６の先端部（図８の右端部）を介護用ベッ
ドの背もたれ部分等の所定部分に結合する事により、回
転防止が図られる。従って、リニアアクチュエータの組
み付け状態では、上記ボールナット１３は上記回転軸３
の周囲に、この回転軸３の軸方向（図８〜９の左右方
向）に亙る変位のみを自在に支持される。尚、上記カバ
ー１７は、合成樹脂、或は金属により造られており、そ
の基端部（図８〜９の左端部）内周面に形成された突条
１８を前記ハウジング１の外周面に形成した凹溝１９に
係止し、更にバンド２０で締め付ける事により、上記ハ
ウジング１に結合固定している。

【００１３】又、前記回転軸３の一部で上記ボールねじ
部１２の基端部分（図８〜９の左端部分）には、このボ
ールねじ部１２側が大径となった段部２１を形成してい
る。そして、この段部２１に、円輪形の間座２２の内周
縁部に形成した円筒部２３の軸方向片面（図８〜９の右
側面）を突き当てている。従って、上記回転軸３に図８
〜９の左方向に加わる圧縮スラスト荷重は、上記間座２
２に伝達される。又、この間座２２の内周縁は上記回転
軸３の外周面に、締まり嵌めにより嵌合しているか、或
は非円形周面同士で嵌合している。従って上記間座２２
は、上記回転軸３と共に回転する。

【００１４】又、上記回転軸３の一部で、前記ヨーク８
の設置部分と上記間座２２との間部分には、滑り軸受２
４を外嵌している。前記玉軸受４を構成する内輪２５
は、この滑り軸受２４の端部に外嵌している。又、この
滑り軸受２４の残り部分の周囲には、円筒状の間筒２６
を、回転自在に支持している。そして、この間筒２６の
外周面と前記ハウジング１の内周面との間に、一方向ク
ラッチの一種であるローラクラッチ２７を設けている。
即ち、内周面をカム面とした外輪２８を上記ハウジング
１に内嵌固定し、この外輪２８がハウジング１に対して
回転しない様にしている。そして、この外輪２８の内周
面と上記間筒２６の外周面との間に、複数本のローラ２
９、２９を設けている。周知の様にこれら各ローラ２
９、２９は、回転しない保持器との間に設けられたばね
により、円周方向一方向に弾性的に押圧されている。従
って、上記間筒２６が所定方向に回転する場合には上記
各ローラ２９、２９が上記カム面に食い込む事なく、こ
の間筒２６の回転が許容される。これに対して、上記間
筒２６が上記所定方向とは反対方向に回転すると、上記
各ローラ２９、２９が上記カム面に食い込み、上記間筒
２６がハウジング１の内側で回転しなくなる。

【００１５】更に、上記間筒２６の軸方向一端部（図８
〜９の右端部）外周面には、外向フランジ状の鍔部３０
を形成し、この鍔部３０の片面（図８〜９の右側面）
を、上記間筒２６の軸方向一端面としている。そして、
この鍔部３０の片面と上記間座２２との間に、摩擦プレ
ート３１を挟持している。この摩擦プレート３１は、少
なくとも軸方向両側面を摩擦係数の大きな材料により造
られて、相手面である前記間座２２の片面（図８〜９の
左面）及び上記間筒２６の軸方向一端面である上記鍔部
３０の片面と摩擦係合する。但し、摩擦係合状態を一定
にする為、間座２２と間筒２６とが相対回転した状態で
は、何れか一方の摩擦係合面が摺動（相対変位）し、他
方の摩擦係合面が相対変位しない様にしている。従っ
て、一方の対向面（例えば、間座２２の片面と摩擦プレ
ート３１の片面）は接着しても良い。

【００１６】上述の様に構成される先発明のリニアアク
チュエータは、前述の様に、前記ハウジング１の基端部
に形成したねじ孔２、２に螺合したボルトにより、この
ハウジング１を揺動自在に支持する。又、前記出力軸１
６の先端部に形成した変位側取付部３２を変位軸に、そ
れぞれ枢支する。この変位軸は上記ボルトに近づく方向
に変位する傾向となっているので、この先発明のリニア
アクチュエータは、上記出力軸１６に圧縮方向のスラス
ト荷重が加わる状態で使用される。この様に組み付けら
れた状態で先発明のリニアアクチュエータは、次の様に
作用する事により、前記手動ハンドル１１の回転方向に
基づいて上記出力軸１６を軸方向に亙り変位させる。

【００１７】先ず、上記手動ハンドル１１を所定方向に
回転させ、上記出力軸１６を上記スラスト荷重に抗し変
位させる事により、リニアアクチュエータを伸長させる
際の作用に就いて説明する。この場合には自在継手７を
介して回転軸３が所定方向に回転し、ローラクラッチ２
７はロックする事なく、間筒２６はハウジング１に対し
て回転自在である。従ってこの状態では、間筒２６と摩
擦プレート３１と間座２２とは回転軸３と共に回転し、
これら各部材２６、３１、２２の存在がこの回転軸３の
回転に対し抵抗とはならない。又、ローラクラッチ２７
はニードル軸受の如く作用して、上記間筒２６の回転を
許容する。従って、一方向クラッチであるローラクラッ
チ２７の存在も、回転軸３の回転に対し抵抗とはならな
い。

【００１８】この結果、上記手動ハンドル１１の回転に
伴って上記回転軸３が、所定方向に円滑に回転する。そ
して、この回転軸３のボールねじ部１２に螺合したボー
ルナット１３が、このボールねじ部１２の先端方向（図
８〜９の右方向）に変位し、上記出力軸１６を上記スラ
スト荷重に抗して変位させる。この際、上述の様に、逆
転防止機構を構成する上記間筒２６と摩擦プレート３１
と間座２２とローラクラッチ２７との存在が出力軸１６
を変位させる事に対して抵抗とはならない。従って、上
記手動ハンドル１１の駆動力は、上記出力軸１６を変位
させる事に有効に使われる。この結果、作業者が手動ハ
ンドル１１に加える力を徒に大きくしなくても、十分に
リニアアクチュエータを伸長させる事ができる。

【００１９】次に、上記手動ハンドル１１を停止させた
状態では、上記スラスト荷重に基づいて出力軸１６から
ボールナット１３、複数のボール１４、１４を介してボ
ールねじ部１２に加わる力により、上記回転軸３が上記
所定方向とは反対方向に回転する傾向となる。同時に上
記間筒２６が、この回転軸３と同方向に回転する傾向と
なる。この結果、上記ローラクラッチ２７がロックし、
上記間筒２６がハウジング１に対して回転しなくなる。
この状態では、上記回転軸３を回転させる為には、上記
摩擦プレート３１の側面と相手面である前記鍔部３０の
片面とを滑らせる必要がある。従って、これら摩擦プレ
ート３１の側面と鍔部３０の片面との間の摩擦係数を設
計的に定められる所望値に規制する事により、上記スラ
スト荷重に基づいて上記回転軸３が回転する事を防止で
きる。

【００２０】更に、上記手動ハンドル１１を、上記所定
方向とは反対方向に回転させた状態で上記回転軸３に
は、上記スラスト荷重に基づいて加わるトルクに加え
て、上記手動ハンドル１１から自在継手７を介して伝達
されるトルクが、上記反対方向に加わる。従って上記手
動ハンドル１１は、上記摩擦プレート３１の側面と鍔部
３０の片面との間に作用する摩擦力に抗して回転する。
この際、この摩擦力が上記手動ハンドル１１の回転に対
する抵抗となるので、この手動ハンドル１１の回転が急
激に行なわれる事が防止される。従って、上記摩擦プレ
ート３１の側面と鍔部３０の片面との間の摩擦係数を適
正値にすれば、リニアアクチュエータの伸長だけでなく
収縮を円滑に行なわせる事ができる。

【００２１】上記摩擦プレート３１の側面と鍔部３０の
片面との間の摩擦係数の設定方法は次の通りである。
尚、以下の説明で使用する符号の意味は、それぞれ次の
通りである。又、この説明に使用する図１０では、間筒
２６を厚肉円筒状に形成しているが、この間筒２６の作
用自体は、図８〜９に示したものと同様である。 Ｆ ： 出力軸１６に圧縮方向に加わるスラスト荷重 μ ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との間の摩擦
係数 Ｄ ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との接触部の
平均直径 Ｌ ： ボールねじのリード Ｔ ： リニアアクチュエータを伸長させる為に、回転
軸３に加えるべき作動トルク Ｔ´： 圧縮方向のスラスト荷重に基づいて回転軸３に
加わるトルク Ｔ_b ： 摩擦プレート３１の側面と間筒２６の軸方向一
端面（図８〜９に於ける鍔部３０の片面）との間の摩擦
に基づくブレーキトルク η ： 手動ハンドル１１の正転時に於けるボールねじ
の伝達効率 η´： 手動ハンドル１１の逆転時に於けるボールねじ
の伝達効率

【００２２】 Ｔ＝（Ｆ・Ｌ）／（２・π・η） −−− （１） であり、 Ｔ´＝（Ｆ・Ｌ・η´）／（２・π） −−− （２） であり、 Ｔ_b ＝（μ・Ｆ・Ｄ）／２ −−− （３） である。手動ハンドル１１から手を離した状態でも、リ
ニアアクチュエータの全長がスラスト荷重により縮まら
ない為には、 Ｔ_b ＞Ｔ´ −−− （４） である必要がある。又、作業者が手動ハンドル１１に加
えるトルクを小さく抑える為には、リニアアクチュエー
タの全長を収縮させる際に手動ハンドル１１に加えるべ
きトルクを、伸長させる際に手動ハンドル１１に加える
べきトルク以下にする事が好ましい。又、リニアアクチ
ュエータの収縮時に手動ハンドル１１に加えるべきトル
クは、（Ｔ_b −Ｔ´）に比例する。従って、 Ｔ≧（Ｔ_b −Ｔ´） −−− （５） である事が好ましい。（４）（５）式をまとめると、 Ｔ＋Ｔ´≧Ｔ_b ＞Ｔ´ −−− （６） となる。更にこの（６）式に前記（１）〜（３）式を代
入すると、 （Ｌ／π・Ｄ）・｛η´＋（１／η）｝≧μ＞（Ｌ・η´）／（π・Ｄ） −−− （７） 例えば、介護用ベッドに組み込まれるリニアアクチュエ
ータの場合には、Ｌ≒５mm、Ｄ≒２０mm、η≒η´≒
０．９程度のものが造られる。この条件を上記（７）式
に代入すると、 ０．１６≧μ＞０．０７ −−− （８） とする事により、手動ハンドル１１に加えるべきトルク
を小さくして、しかもこの手動ハンドル１１から手を離
した状態で収縮する事のないリニアアクチュエータを構
成できる事が分る。

【００２３】尚、図８〜１０の例は、リニアアクチュエ
ータに圧縮方向の荷重が加わる場合を示しているが、構
成各部材の軸方向に亙る配列順序を図８〜１０とは逆に
する事により、引っ張り方向に亙るスラスト荷重が加わ
る部分にも使用できる。更には、軸方向に亙る配列順序
を互いに逆方向にした構成各部材を２組設ける事によ
り、両方向のスラスト荷重が加わる部分にも使用でき
る。これらは何れも、前記特願平７−１３９６９９号に
開示されている。又、伸縮作業を電動式に行なわせる構
造も、特願平７−１２３７２１号に記載されている。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】上述の様に構成され作
用する、先発明に係るリニアアクチュエータは、前述の
従来から知られた構造が有する不都合を何れも解消する
事ができる。但し、より実用性を高める為には、スラス
ト荷重の加わる方向への伸縮を迅速に行なえる様に改良
する事が望まれている。即ち、図８〜１０に示したリニ
アアクチュエータを例えば介護用ベッドの昇降、或は起
伏に使用した場合、この介護用ベッドを上昇させたり起
こしたりする際には、スラスト荷重に抗してリニアアク
チュエータを伸長させる。反対に、下降させたり背部分
を寝かせたりする際には、上記リニアアクチュエータを
収縮させる。この様にリニアアクチュエータを伸縮させ
るには、伸長させる際には勿論、収縮させる際にも手動
ハンドル１１を多数回回転さなければならず、面倒であ
る。又、電動式に伸縮させる構造の場合には、伸長させ
た状態で電動モータが故障したり停電したりすると、ベ
ッドを下降させたり寝かせたりする事ができない。介護
用ベッドの場合、ベッドから患者等を降ろす際には下降
させる必要があり、就寝時には背部分を寝かせる必要が
ある。従って、この様な際にも、上記電動モータによら
ずにリニアアクチュエータを収縮できる構造が望まれ
る。本発明のリニアアクチュエータは、この様な事情に
鑑みて発明したものである。

【００２５】

【課題を解決する為の手段】本発明のリニアアクチュエ
ータは、従来から知られているリニアアクチュエータと
同様に、ハウジングと、このハウジングの内側に回転の
み自在に支持された回転軸と、この回転軸に回転力を入
力する為の入力部と、上記回転軸の一部に設けられたボ
ールねじ部と、このボールねじ部の周囲に複数のボール
を介して螺合し、上記回転軸の軸方向に亙る変位のみを
自在に支持されたボールナットとを備える。特に、本発
明のリニアアクチュエータに於いては、上記回転軸の一
部にこの回転軸と共に回転自在に支持されて、この回転
軸に加わるスラスト荷重を受ける間座と、上記回転軸の
周囲にこの回転軸に対する回転を自在として支持された
内側間筒と、この内側間筒の周囲部分で上記ハウジング
の内側に、このハウジングに対する回転自在に保持され
た外側間筒と、この外側間筒と上記ハウジングとの間に
係脱自在に設けられて、係合時に上記ハウジングに対す
る上記外側間筒の回転を不能にする回転阻止部材と、上
記内側間筒の外周面と上記外側間筒の内周面との間に設
けられて、上記スラスト荷重に基づいて上記回転軸が回
転しようとする際にロックする一方向クラッチと、上記
内側間筒の軸方向一端面と上記間座との間に設けられた
摩擦プレートと、上記内側間筒の軸方向他端面と上記ハ
ウジングとの間に設けられて、上記回転軸から間筒に加
わるスラスト荷重を支承する軸受とを備える。

【００２６】

【作用】上述の様に構成される本発明のリニアアクチュ
エータは、回転軸に対してスラスト荷重が加わる状態で
組み付ける。そして、次の様に作用する事により、入力
部から回転軸に付与された回転力の方向に基づいて、ボ
ールナットを軸方向に変位させる。先ず、上記入力部に
より回転軸を所定方向に回転させ、上記ボールナットを
上記スラスト荷重に抗して変位させる際の作用に就いて
説明する。この際には、回転阻止部材を係合させて、ハ
ウジングに対する上記外側間筒の回転を不能にしてお
く。この状態で回転軸を所定方向に回転させると、一方
向クラッチはロックする事なく、内側間筒はハウジング
に対して回転する。従ってこの状態では、内側間筒と摩
擦プレートと間座とは回転軸と共に回転し、これら各部
材の存在がこの回転軸の回転に対して抵抗にならない。
この結果、上記回転軸が、所定方向に円滑に回転する。
そして、この回転軸のボールねじ部に螺合したボールナ
ットが、上記スラスト荷重に抗して軸方向に変位する。
この際、内側間筒、間座、一方向クラッチ、摩擦プレー
トから成る逆転防止機構の存在は、出力軸を変位させる
事に対し抵抗とはならない。次に、上記回転軸を停止さ
せた状態では、上記スラスト荷重に基づいてボールナッ
トから複数のボールを介してボールねじ部に加わる力に
より、上記回転軸が上記所定方向とは反対方向に回転す
る傾向となる。同時に上記内側間筒が、この回転軸と同
方向に回転する傾向となる。この結果、上記一方向クラ
ッチがロックし、上記内側間筒が外側間筒に対して回転
しなくなる。この外側間筒は、回転阻止部材の係合に基
づき、ハウジングに対し回転する事はないので、上記内
側間筒がハウジングに対して回転しなくなる。この状態
では、上記回転軸を回転させる為には、上記摩擦プレー
トの側面と相手面とを滑らせる必要がある。従って、こ
れら摩擦プレートの側面と相手面との間の摩擦係数を、
前述の様にして設計的に定められる所望値に規制する事
により、上記スラスト荷重に基づいて上記回転軸が回転
する事を防止できる。次に、上記回転軸を上記所定方向
とは反対方向に回転させた状態では、上記回転軸に、上
記スラスト荷重に基づいて加わるトルクに加えて、上記
入力部から入力されるトルクが、上記反対方向に加わ
る。従って上記回転軸は、上記摩擦プレートの側面と相
手面との間に作用する摩擦力に抗して回転する。この
際、この摩擦力が上記回転軸の回転に対する抵抗となる
ので、この回転軸が急激に回転する事が防止される。更
に、ボールナットに加わるスラスト荷重に基づき、リニ
アアクチュエータの全長を急激に収縮させる（或は伸長
させる）際には、上記回転阻止部材の係合を外し、上記
外側間筒をハウジングに対して回転自在とする。この状
態では、上記スラスト荷重に基づいてボールナットから
複数のボールを介してボールねじ部に加わる力により、
上記回転軸が上記所定方向とは反対方向に、内側、外側
両間筒及び一方向クラッチと共に回転する。この様に回
転軸が回転する結果、上記ボールナットが上記ボールね
じ部の軸方向に亙って変位し、リニアアクチュエータの
全長が急激に収縮する（或は伸長する）。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１〜２は、本発明の実施の形態
の第１例を示している。尚、本例の特徴は、圧縮方向に
加わるスラスト荷重によってリニアアクチュエータの全
長を迅速に縮める部分の構造にある。その他の部分の構
造及び作用は、前述の図８〜９に示した先発明の構造と
同様であるから、技術的に同等の部分に就いては同一符
号を付して重複する説明を省略若しくは簡略にし、以
下、本発明の特徴部分を中心に説明する。

【００２８】回転軸３の周囲には内側間筒３３を、この
回転軸３に対する回転を自在として外嵌支持している。
この内側間筒３３は、前述の図８〜９に示した先発明に
係る構造の間筒２６に対応する部材である。又、ハウジ
ング１の内側で上記内側間筒３３の周囲部分には外側間
筒３４を、上記ハウジング１に対する回転自在に内嵌保
持している。この外側間筒３４と上記ハウジング１との
間には、回転阻止部材であるストッパピン３５を、係脱
自在に設けている。そして、このストッパピン３５と上
記外側間筒３４との係合時に、上記ハウジング１に対す
る上記外側間筒３４の回転を不能にする様に構成してい
る。

【００２９】即ち、上記ハウジング１の一部側面（図１
〜２の上面）に第一のシリンダ部３６を、このハウジン
グ１の直径方向に亙り設けている。そして、この第一の
シリンダ部３６内に上記ストッパピン３５を、上記直径
方向に亙る変位自在に嵌装している。又、上記第一のシ
リンダ部３６の外端（図１〜２の上端）開口部に螺着し
た蓋体３７の内端面（図１〜２の下端面）と上記ストッ
パピン３５の外端面（図１〜２の上端面）との間には圧
縮ばね３８を設けて、上記ストッパピン３５に、内方
（図１〜２の下方）に向く弾力を付与している。又、上
記ストッパピン３５の内端面（図１〜２の下端面）に
は、突出部３９を形成している。この突出部３９は、先
端（図１〜２の下端）に向う程外径が小さくなる方向に
傾斜したテーパ状に形成されている。

【００３０】又、上記蓋体３７の中心部には貫通孔４０
を形成している。又、上記ストッパピン３５の外端面中
央部にはケーブル４１の一端部を結合し、上記貫通孔４
０を通じてこのケーブル４１を、上記第一のシリンダ３
６外に導出している。このケーブル４１は、図示しない
プーリ或はアウターチューブにより所定部分に導くと共
に、他端部にやはり図示しない把手を設けている。従っ
て、上記ストッパピン３５は、この把手を引く事によ
り、上記ハウジング１の内側から退避する方向に変位す
る。

【００３１】一方、上記外側間筒３４の外周面には複数
本（図示の例では４本）の凹溝５０、５０を、円周方向
等間隔に、それぞれ軸方向（図１の左右方向、図２の表
裏方向）に亙り形成している。これら各凹溝５０、５０
は、それぞれ上記突出部３９ががたつきなく進入自在な
幅寸法を有する。上記ストッパピン３５内端部の突出部
３９は、上記圧縮ばね３８の弾力に基づき上記第一のシ
リンダ部３６内で変位した状態で、何れかの凹溝５０と
係合する。そして、この様に突出部３９と凹溝５０とが
係合した状態では、上記外側間筒３４がハウジング１内
で回転しなくなる。

【００３２】この様な外側間筒３４の内周面と上記内側
間筒３３の外周面との間には、一方向クラッチであるロ
ーラクラッチ２７を設けている。即ち、上記外側間筒３
４に上記ローラクラッチ２７を構成する外輪２８を、回
転しない程度に十分な締まり嵌めで内嵌固定し、この外
輪２８の内側に配置したローラ２９、２９を、上記内側
間筒３３の外周面に当接させている。

【００３３】又、図示の例では、上記ハウジング１の他
部側面（図１〜２の下面）で上記第一のシリンダ部３６
と直径方向反対位置に第二のシリンダ部４２を、このハ
ウジング１の直径方向に亙り設けている。そして、この
第二のシリンダ部４２内にブレーキパッド４３を、上記
直径方向に亙る変位自在に嵌装している。又、上記第二
のシリンダ部４２の外端（図１〜２の下端）開口部に螺
着した蓋体４４の内端面（図１〜２の上端面）と上記ブ
レーキパッド４３の外端面（図１〜２の下端面）との間
には圧縮ばね４５を設けて、上記ブレーキパッド４３の
内端面（図１〜２の上端面）を上記外側間筒３４の外周
面に、弾性的に押圧している。このブレーキパッド４３
は、上記突出部３９と凹溝５０との係合が外れた状態
で、上記外側間筒３４のハウジング１の内側での回転速
度を抑える役目を果たす。

【００３４】更に、図示の例では、カバー１７の先端部
（図１の右端部）に固定環４６を支持固定し、この固定
環４６に緩衝ばね４７の基端部（図１の左端部）を突き
当てている。そして、この緩衝ばね４７の先端部（図１
の右端部）に、出力軸１６の中間部先端寄り部分に外嵌
固定した可動環４８を対向させている。上記緩衝ばね４
７は、リニアアクチュエータの全長が勢い良く縮まった
場合に、上記固定環４６と可動環４８との間で挟持され
る。尚、ハウジング１の外周面で、前記第一のシリンダ
部３６及び第二のシリンダ部４２に対して円周方向に９
０度ずれた位置には、１対の取付孔４９、４９を形成し
ている。本例のリニアアクチュエータを例えば介護用ベ
ッドに組み付ける場合には、この介護用ベッドのフレー
ムに設けた枢軸の先端部を、上記各取付孔４９、４９に
挿入する。

【００３５】上述の様に構成される本例のリニアアクチ
ュエータの場合、前記ストッパピン３５内端の突出部３
９を前記外側間筒３４外周面の何れかの凹溝５０と係合
させ、この外側間筒３４の回転を阻止した状態での作用
は、前述の図８〜９に示した先発明に係るリニアアクチ
ュエータの作用と同じである。本例のリニアアクチュエ
ータの場合には、例えば介護用ベッドを急いで下降させ
たり、或は背部分を急いで寝かせたりする際には、前記
ケーブル４１を引っ張る事により、上記突出部３９を上
記凹溝５０から抜き出し、上記外側間筒３４を回転自在
とする。

【００３６】この状態では、出力軸１６に加わる圧縮方
向（図１の左方向）のスラスト荷重に基づいてボールナ
ット１３から複数のボール１４、１４を介して回転軸３
のボールねじ部１２に加わる力によりこの回転軸３が、
上記ボールナット１３をこのボールねじ１２の基端側
（図１の左側）に移動させる方向に、内側、外側両間筒
３３、３４及びローラクラッチ２７と共に回転する。こ
の様に回転軸３が回転する結果、上記ボールナット１３
が上記ボールねじ部１２の基端側に向け、上記回転軸３
の軸方向に亙って変位し、リニアアクチュエータの全長
が急速に収縮する。

【００３７】尚、図示の例ではこの状態での回転軸３の
回転は、上記外側間筒３４の外周面と前記ブレーキパッ
ド４３の内端面との摩擦により抑えられるので、上記リ
ニアアクチュエータの収縮速度が過剰に速くなる事はな
い。又、このリニアアクチュエータが収縮し切った状態
では、前記緩衝ばね４７が前記固定環４６と可動環４８
との間で弾性的に圧縮される。従って、上記リニアアク
チュエータが収縮し切る瞬間に、構成各部に大きな衝撃
が加わる事はない。

【００３８】次に、図３〜４は、本発明の実施の形態の
第２例を示している。本例の場合には、ハウジング１ａ
に対する外側間筒３４の回転を制限する為の回転阻止部
材であるストッパピン３５を、上記ハウジング１ａの軸
方向（図３の左右方向、図４の表裏方向）に亙る変位自
在に設けている。即ち、筒状のハウジング１ａの開口部
内側に厚肉円筒状の蓋部材５１を、このハウジング１ａ
に対する回転を不能として固定し、この蓋部材５１にシ
リンダ部５２を形成している。そして、このシリンダ部
５２に上記ストッパピン３５を、軸方向に亙る変位自在
に嵌装している。そして、このストッパピン３５の先端
面（図３の右端面）に形成した突出部３９を外側間筒３
４の外周面に形成した複数の凹溝５０、５０のうちの何
れかに、上記外側間筒３４の軸方向一端側（図３の左
側）から挿入自在としている。その他の構成及び作用
は、上述した第１例とほぼ同様である。

【００３９】次に、図５〜７は、本発明の実施の形態の
第３例を示している。本例の場合には、電動モータ５３
で回転軸３を回転させる事により伸縮する電動式のリニ
アアクチュエータに、本発明を適用したものである。正
転、逆転自在な電動モータ５３により回転駆動されるウ
ォーム５４は、上記回転軸３の端部外周面に外嵌固定さ
れてこの回転軸３と共に回転するウォームホイール５５
に可逆的に噛合して、入力部を構成している。従って、
上記電動モータ５３への通電に基づいて上記回転軸３を
任意の方向に回転駆動自在であると共に、この回転軸３
が回転すると、上記電動モータ５３も、上記ウォーム５
４と共に回転する。又、カバー１７の軸方向（図５の左
右方向、図６〜７の表裏方向）２個所位置にはそれぞれ
マイクロスイッチ５６ａ、５６ｂを設けて、ボールナッ
ト１３を検知自在としている。上記カバー１７の先端寄
り（図５の右寄り）部分に設けたマイクロスイッチ５６
ａは、アクチュエータが伸長し切った状態を検知し、同
じく基端寄り（図５の左寄り）部分に設けたマイクロス
イッチ５６ｂは、同じく収縮し切った状態を検知する。
上記電動モータ５３への通電は、これら両マイクロスイ
ッチ５６ａ、５６ｂからの信号に基づいて制御される。

【００４０】上述の様に構成される本例の場合、ストッ
パピン３５内端（図５〜６の下端）の突出部３９を前記
外側間筒３４外周面の何れかの凹溝５０と係合させ、こ
の外側間筒３４の回転を阻止した状態で上記電動モータ
５３に通電し、上記回転軸３を回転させれば、リニアア
クチュエータを伸縮できる。リニアアクチュエータを急
速に縮める場合、或は停電等により伸長したままとなっ
たリニアアクチュエータを縮める場合には、ケーブル４
１を引っ張り、上記ストッパピン３５内端の突出部３９
を上記凹溝５０から抜き出す。この結果、前述した第１
例の場合と同様にして、上記リニアアクチュエータが縮
まる。尚、本例の場合には、上記ウォーム５４とウォー
ムホイール５５とが、上記回転軸３の回転を緩徐に行な
わせる為のブレーキとしての役目を果たす為、前記第１
例の様なブレーキパッド４３（図１〜２）は不要であ
る。その他の構成及び作用は、前述した第１例の場合と
同様である。

【００４１】尚、ハウジング１、１ａの内側での外側間
筒３４の回転を規制する為のストッパピン３５の内端
（先端）に形成した突出部３９を係合させる為の凹溝５
０は、必ずしも複数本設ける必要はなく、少なくとも１
本設ければ良い。又、凹溝５０に代えて凹孔或は貫通孔
を形成し、これら凹孔或は貫通孔にストッパピン等の回
転阻止部材の一部を係合させる様に構成する事もでき
る。更には、圧縮方向のスラスト荷重により全長が縮ま
る構造に限らず、伸長方向のスラスト荷重によって全長
が延びる構造にも、本発明は適用できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明のリニアアクチュエータは以上に
述べた通り構成され作用するので、先発明と同様に、小
型且つ軽量で、しかも回転軸を回転させる為に要する力
が小さくて済むリニアアクチュエータを安価に提供でき
る。更に、本発明のリニアアクチュエータは、スラスト
荷重が加わる方向に急速に伸縮させる事ができて、リニ
アアクチュエータを組み込んだ各種装置の実用性向上を
図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１例を示す断面図。

【図２】ローラクラッチを省略した状態で示す、図１の
拡大Ａ−Ａ断面図。

【図３】本発明の実施の形態の第２例を示す部分断面
図。

【図４】図３の左方から見た図。

【図５】本発明の実施の形態の第３例を示す断面図。

【図６】ローラクラッチを省略した状態で示す、図５の
拡大Ｂ−Ｂ断面図。

【図７】同拡大Ｃ−Ｃ断面図。

【図８】先発明の構造の１例を示す断面図。

【図９】図８のＤ部拡大図。

【図１０】摩擦係数の設定方法を説明する為の部分断面
図。

【符号の説明】

１、１ａ ハウジング ２ ねじ孔 ３ 回転軸 ４ 玉軸受 ５ 外輪 ６ 止め輪 ７ 自在継手 ８ ヨーク ９ スプリングピン １０ ヨーク １１ 手動ハンドル １２ ボールねじ部 １３ ボールナット １４ ボール １５ 結合筒部 １６ 出力軸 １７ カバー １８ 突条 １９ 凹溝 ２０ バンド ２１ 段部 ２２ 間座 ２３ 円筒部 ２４ 滑り軸受 ２５ 内輪 ２６ 間筒 ２７ ローラクラッチ ２８ 外輪 ２９ ローラ ３０ 鍔部 ３１ 摩擦プレート ３２ 変位側取付部 ３３ 内側間筒 ３４ 外側間筒 ３５ ストッパピン ３６ 第一のシリンダ部 ３７ 蓋体 ３８ 圧縮ばね ３９ 突出部 ４０ 貫通孔 ４１ ケーブル ４２ 第二のシリンダ部 ４３ ブレーキパッド ４４ 蓋体 ４５ 圧縮ばね ４６ 固定環 ４７ 緩衝ばね ４８ 可動環 ４９ 取付孔 ５０ 凹溝 ５１ 蓋部材 ５２ シリンダ部 ５３ 電動モータ ５４ ウォーム ５５ ウォームホイール ５６ａ、５６ｂ マイクロスイッチ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと、このハウジングの内側に
   回転のみ自在に支持された回転軸と、この回転軸に回転
   力を入力する為の入力部と、上記回転軸の一部に設けら
   れたボールねじ部と、このボールねじ部の周囲に複数の
   ボールを介して螺合し、上記回転軸の軸方向に亙る変位
   のみを自在に支持されたボールナットとを備えたリニア
   アクチュエータに於いて、上記回転軸の一部にこの回転
   軸と共に回転自在に支持されて、この回転軸に加わるス
   ラスト荷重を受ける間座と、上記回転軸の周囲にこの回
   転軸に対する回転を自在として支持された内側間筒と、
   この内側間筒の周囲部分で上記ハウジングの内側に、こ
   のハウジングに対する回転自在に保持された外側間筒
   と、この外側間筒と上記ハウジングとの間に係脱自在に
   設けられて、係合時に上記ハウジングに対する上記外側
   間筒の回転を不能にする回転阻止部材と、上記内側間筒
   の外周面と上記外側間筒の内周面との間に設けられて、
   上記スラスト荷重に基づいて上記回転軸が回転しようと
   する際にロックする一方向クラッチと、上記内側間筒の
   軸方向一端面と上記間座との間に設けられた摩擦プレー
   トと、上記内側間筒の軸方向他端面と上記ハウジングと
   の間に設けられて、上記回転軸から間筒に加わるスラス
   ト荷重を支承する軸受とを備えた事を特徴とするリニア
   アクチュエータ。