JPH10309060A

JPH10309060A - 電動式リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JPH10309060A
Application number: JP11573297A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yamaguchi; 幹雄山口; Hironobu Shiono; 浩信塩野
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1997-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 1998-11-17
Anticipated expiration: 2017-05-06
Also published as: JP3800719B2

Abstract

(57)【要約】【課題】搬送時或は組み付け時に、出力軸６に引っ張
り方向の力が加わっても、ボールナット５がボールねじ
部４から不用意に抜け出ない構造を実現する。【解決手段】上記出力軸６に引っ張り方向の力が加わ
ると、ウォームホイール１７と止め輪１５との間で摩擦
リング３５を挟持する。そして、回転軸２の回転を阻止
し、上記ボールナット５がボールねじ部４から抜け出る
事を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明に係る電動式リニアアク
チュエータは、例えば電動ベッド、電動テーブル、電動
椅子、リフター等、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】電動ベッドを起倒させたりする為の電動
式リニアアクチュエータとして、従来から各種構造のも
のが知られている。このうち、小型且つ軽量に構成で
き、しかも不用意に全長が変化しない電動式リニアアク
チュエータとして、特開平８−３２２１８９号公報に記
載されたものが知られている。図９は、この公報に記載
された電動式リニアアクチュエータ１を示している。

【０００３】この電動式リニアアクチュエータ１を伸縮
させる際には、図示しない電動モータにより回転軸２
を、ウォーム式の減速機３を介して回転させる。この回
転軸２に設けたボールねじ部４にはボールナット５を螺
合しており、このボールナット５に円筒状の出力軸６の
基端部を結合している。従って、上記回転軸２の回転に
伴ってこの出力軸６が軸方向に変位し、上記電動式リニ
アアクチュエータ１が伸縮する。上記回転軸２の基部
（図９の左部）の外周面と、この基部を回転自在に支持
したハウジング７の内周面との間には、ローラクラッチ
８と間筒９と滑り軸受１０とを設けている。又、上記回
転軸２の中間部外周面に間座１１を、この回転軸２と共
に回転自在に設けている。そして、この間座１１と上記
間筒９の端面との間に、摩擦プレート１２を設けてい
る。

【０００４】上述の様に構成する電動式リニアアクチュ
エータ１は、上記出力軸６に、圧縮方向（電動式リニア
アクチュエータ１を収縮させる方向の力で、図９の左方
向）のスラスト荷重が加わる状態で使用する。上記出力
軸６から上記間筒９に加わる圧縮方向のスラスト荷重
は、玉軸受１３が支承する。又、このスラスト荷重によ
り回転軸２が回転する傾向の場合には、上記ローラクラ
ッチ８がロックして、この回転軸２の回転を阻止し、上
記電動式リニアアクチュエータ１が、上記スラスト荷重
に基づいて縮まる事を防止する。これに対して、上記電
動式リニアアクチュエータ１を伸長させるべく、上記電
動モータにより上記回転軸２を回転させ、上記スラスト
荷重に抗して上記出力軸６を変位させる際には、上記ロ
ーラクラッチ８はロックしない。従って、上記間筒９は
上記回転軸２と共に回転し、何ら抵抗とはならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の様な従来の電動
式リニアアクチュエータ１の場合、出力軸６に対して使
用時に加わるスラスト荷重と逆方向のスラスト荷重が加
わった場合には、回転軸２が軽い力で回転し、この回転
軸２のボールねじ部４と螺合したボールナット５がこの
回転軸２の軸方向に変位してしまう。例えば、図９に示
した構造の場合、上記出力軸６に引っ張り方向のスラス
ト荷重が加わると、このスラスト荷重が小さい場合で
も、上記ボールナット５が上記ボールねじ部４の先端側
（図９の右端側）に変位する。そして、場合によって
は、上記ボールナット５が上記ボールねじ部４から抜け
落ちる可能性がある。

【０００６】上述の様な引っ張り方向のスラスト荷重
は、例えば上記電動式リニアアクチュエータ１を電動ベ
ッド等に組み付ける以前に、上記出力軸６の先端部をつ
かんでこの電動式リニアアクチュエータ１を持ち上げて
搬送する様な場合に加わる。この様に、電動式リニアア
クチュエータ１を搬送する際に作用する可能性のある力
により、上記ボールナット５が上記ボールねじ部４から
抜け落ちる可能性がある構造は、搬送時に注意を要する
為、改良が望まれている。本発明の電動式リニアアクチ
ュエータは、この様な事情に鑑みて発明したものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電動式リニアア
クチュエータは、ハウジングと、このハウジングの内側
に支持された、少なくとも一部外周面にボールねじ部を
有する軸と、複数のボールを介してこのボールねじ部と
螺合したボールナットと、正転逆転自在な電動モータ
と、この電動モータの駆動軸と上記軸又はボールナット
との間に設けられて、この駆動軸のトルクを増大して上
記軸又はボールナットに伝達する、動力の伝達方向に可
逆性を有する減速機とを備え、上記軸に対してほぼ一定
方向のスラスト荷重が加わる状態で使用される。

【０００８】又、好ましくは、上記軸又はボールナット
の一部にこの軸又はボールナットと共に回転自在に支持
されて、この軸又はボールナットに加わるスラスト荷重
を受ける間座と、上記軸又はボールナットの周囲にこの
軸又はボールナットに対する回転を自在として支持され
た間筒と、この間筒の外周面と上記ハウジングの内周面
との間に設けられた一方向クラッチと、上記間筒の軸方
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、上記間筒と上記ハウジングとの間に設けられて、上
記軸又はボールナットから上記間筒に加わるスラスト荷
重を支承する軸受とを備える。

【０００９】特に、本発明の電動式リニアアクチュエー
タに於いては、上記軸又はボールナットと共に回転する
部分と上記ハウジングの内面に固定された部分とを摩擦
係合自在とする。そして、上記出力軸に対して上記一定
方向と逆方向のスラスト荷重が加わった場合にのみ、上
記軸又はボールナットと共に回転する部分と上記ハウジ
ングの内面に固定された部分とを摩擦係合させる。この
様な構成により、上記出力軸に対して上記一定方向と逆
方向のスラスト荷重が加わった場合に上記軸又はボール
ナットが回転する事を阻止して、上記一定方向と逆方向
のスラスト荷重に基づいて全長が変化する事を防止す
る。

【００１０】

【作用】上述の様な本発明の電動式リニアアクチュエー
タによれば、出力軸に対して使用時に加わるスラスト荷
重と逆方向のスラスト荷重が加わった場合でも、電動式
リニアアクチュエータの全長が不用意に伸縮する事はな
い。即ち、出力軸に対して使用時に加わるスラスト荷重
と逆方向のスラスト荷重が加わると、軸又はボルトナッ
トと共に回転する部分と上記ハウジングの内面に固定さ
れた部分とが摩擦係合して、上記回転軸の回転を阻止す
る。この結果、ボールナットが上記軸に設けたボールね
じ部に対して軸方向に変位する事がなくなり、上記電動
式リニアアクチュエータの全長が不用意に伸縮する事が
なくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の第
１例を示している。本例の電動式リニアアクチュエータ
は、使用時に圧縮方向のスラスト荷重が加わり続ける部
分に組み付ける。ハウジング７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る。このハウジ
ング７の内側には、請求項に記載した軸に相当する回転
軸２の基端部（図１の左端部）を、それぞれが深溝型で
ある１対の玉軸受１３、１４により、回転自在に支持し
ている。これら１対の玉軸受１３、１４のうち、図１の
左側の玉軸受１４はラジアル荷重のみを支承する。これ
に対して、同図右側の玉軸受１３は、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、
上記右側の玉軸受１３を構成する外輪５２の軸方向片端
面（図１の左端面）は、上記ハウジング７の内周面に螺
着した止め輪１５に突き当てている。

【００１２】又、上記ハウジング７の外側面に形成した
取付フランジ１６には、正転逆転自在な電動モータ（図
示省略）を固定し、この電動モータの駆動軸を、上記ハ
ウジング７内に挿入している。そして、この駆動軸と上
記回転軸２との間に減速機３を設け、この駆動軸のトル
クを増大して上記回転軸２に伝達自在としている。図示
の実施例の場合には、この減速機３として、ウォーム減
速機を使用している。この為に上記回転軸２の基端部に
はウォームホイール１７を外嵌固定している。図示の例
では、これら回転軸２の外周面の一部とウォームホイー
ル１７の内周面の一部とに、互いに係合する平坦面を形
成する事により、上記回転軸２に対するウォームホイー
ル１７の回転防止を図っている。又、上記ハウジング７
内にウォーム１８を、上記回転軸２に対し捩れの方向に
配置すると共に回転のみ自在に支持し、このウォーム１
８と上記ウォームホイール１７とを噛合させている。

【００１３】一方、上記回転軸２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、当該部
分をボールねじ部４としている。そしてこのボールねじ
部４の周囲にボールナット５を、複数のボール１９、１
９を介して螺合させている。そしてこのボールナット５
の先端部（図１の右端部）に形成した結合筒部２０に、
円筒状の出力軸６の基端部を螺合固定している。又、上
記ボールナット５及び出力軸６の周囲は円筒状のカバー
２１により覆っている。尚、上記出力軸６及びボールナ
ット５は、この出力軸６の先端部（前述した従来構造を
示す図９参照）を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、電動式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５は上記回転軸２
の周囲に、この回転軸２の軸方向に亙る変位のみを自在
として支持される。

【００１４】又、上記カバー２１の基端部と先端部とに
はそれぞれリミットスイッチ２２ａ、２２ｂ（先端部の
リミットスイッチ２２ｂは、前述した従来構造を示す図
９参照）を設け、上記ボールナット５の位置に応じて、
何れかのリミットスイッチ２２ａ、２２ｂがＯＮ、ＯＦ
Ｆする様にしている。即ち、基端部に設けたリミットス
イッチ２２ａは、上記ボールナット５がボールねじ部４
の基端部に移動し、電動式リニアアクチュエータが縮み
きった状態でＯＮ、ＯＦＦする。これに対して先端部に
設けたリミットスイッチ２２ｂは、上記ボールナット５
がボールねじ部４の先端部に移動し、電動式リニアアク
チュエータが伸び切った状態でＯＮ、ＯＦＦする。前記
電動モータへの通電は、これら各リミットスイッチ２２
ａ、２２ｂの検出信号に基づいて制御される。即ち、電
動式リニアアクチュエータが縮みきった状態から更に縮
ませる方向に通電したり、或は伸びきった状態から更に
伸ばす方向に通電する事を防止する。尚、上記カバー２
１は、合成樹脂、或は金属により造られており、その基
端部内周面に形成した突条２３を前記ハウジング７の外
周面に形成した凹溝２４に係止し、更にバンド５３によ
り締め付ける事で、上記ハウジング７に結合固定してい
る。

【００１５】又、前記回転軸２の一部で上記ボールねじ
部４の基端部分には、このボールねじ部４側が大径とな
った段部２５を形成している。そして、この段部２５
に、厚肉で円輪形の間座２６の片面（図１の右側面）内
周寄り部分を突き当てている。従って、上記回転軸２に
対して図１の左方向に加わる圧縮スラスト荷重は、上記
間座２６に伝達される。又、この間座２６の内周縁は上
記回転軸２の外周面に、締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２６は、上記回転軸２と共に回転する。

【００１６】又、上記回転軸２の一部で、前記ウォーム
ホイール１７の設置部分と上記ボールねじ部４の基端部
との間部分には、厚肉円筒状の間筒２７を、滑り軸受２
８を介して回転自在に支持している。そして、この間筒
２７の外周面と前記ハウジング７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２９を設けて
いる。即ち、内周面をカム面とした外輪３０を上記ハウ
ジング７に内嵌固定し、この外輪３０がハウジング７に
対して回転しない様にしている。そして、この外輪３０
の内周面と上記間筒２７の外周面との間に、複数本のロ
ーラ３１、３１を設けている。周知の様にこれら各ロー
ラ３１、３１は、図示を省略した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２７が所定方向に回
転する場合には上記各ローラ３１、３１が上記カム面に
食い込む事なく、この間筒２７の回転が許容される。こ
れに対して、上記間筒２７が逆方向に回転すると、上記
各ローラ３１、３１が上記カム面に食い込み、上記間筒
２７がハウジング７の内側で回転しなくなる。

【００１７】更に、上記間筒２７の軸方向一端面（図１
の右端面）と上記間座２６との間には、摩擦プレート３
２を挟持している。この摩擦プレート３２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２６の片面及び上記間筒２７
の端面と摩擦係合する。但し、摩擦係合状態を一定にす
る為、間座２６と間筒２７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する事のない様にしている。図示
の例では、間座２６の片面と摩擦プレート３２の片面と
の摩擦面積を、この摩擦プレート３２の他面と間筒２７
の端面との摩擦面積よりも広くする事により、摩擦プレ
ート３２の他面と間筒２７の端面とが摺動した場合で
も、間座２６の片面と摩擦プレート３２の片面とが相対
変位しない様にしている。従って、間座２６の片面と摩
擦プレート３２の片面とは接着しても良い。

【００１８】尚、図示の例では、前記回転軸２の基端部
に螺着したナット３３と前記玉軸受１４の内輪との間に
皿ばね３４を設け、前記ウォームホイール１７を上記回
転軸２の中央部に向け弾性的に押圧している。これは、
前記減速機３の構成各部材同士の隙間を調整したり、摩
耗に基づく隙間を補正する事により、上記減速機３の作
動音を低減する為である。

【００１９】更に、本発明の電動式リニアアクチュエー
タの場合には、上記回転軸２と共に回転する部分である
上記ウォームホイール１７と、上記ハウジング７の内面
に固定された部分である前記止め輪１５との間に摩擦リ
ング３５を配置している。そして、前記出力軸６に対し
て使用時に加わる一定方向のスラスト荷重と逆方向のス
ラスト荷重である、引っ張り方向のスラスト荷重が加わ
った場合にのみ上記摩擦リング３５を、上記ウォームホ
イール１７と上記止め輪１５との間で挟持自在としてい
る。そして、上記出力軸６から上記回転軸２に、引っ張
り方向（図１の右方向）のスラスト荷重が加わった場合
に、上記摩擦リング３５を上記ウォームホイール１７と
上記止め輪１５との間で挟持する事により、上記回転軸
２が回転する事を阻止する様に構成している。

【００２０】上述の様に構成される本発明の電動式リニ
アアクチュエータは、例えば前記ハウジング７の基端部
（図１の左端部）に形成した固定側取付部３６（前述し
た従来構造を示す図９参照）を固定軸に、上記出力軸６
の先端部（図１の右端部）に形成した変位側取付部３７
（前述した従来構造を示す図９参照）を変位軸に、それ
ぞれ枢支する。この変位軸は上記固定軸に近づく方向に
変位する傾向となっているので、本例の電動式リニアア
クチュエータは、上記出力軸６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
状態で本発明の電動式リニアアクチュエータは、次の様
に作用する事により、電動モータの駆動軸の回転方向に
基づいて上記出力軸６を軸方向に亙って変位させる。

【００２１】先ず、上記電動モータの駆動軸を正転さ
せ、上記出力軸６を上記スラスト荷重に抗し変位させる
事により、電動式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、減速機３を介して回
転軸２が所定方向に回転し、ローラクラッチ２９はロッ
クせず、間筒２７はハウジング７に対して回転自在であ
る。従ってこの状態では、間筒２７と摩擦プレート３２
と間座２６とは回転軸２と共に回転し、これら各部材２
７、３２、２６の存在がこの回転軸２の回転に対して抵
抗となる事はない。又、ローラクラッチ２９はころ軸受
の如く作用して、上記間筒２７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２９の存在
が、回転軸２の回転に対して抵抗となる事もない。

【００２２】この結果、上記駆動軸の正転に伴って上記
回転軸２が、所定方向に円滑に回転する。そして、この
回転軸２のボールねじ部４に螺合したボールナット５が
軸方向（図１の右方）に変位し、上記出力軸６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２７と摩擦プレート３
２と間座２６とローラクラッチ２９との存在が、上記出
力軸６を変位させる事に対して抵抗とはならない。従っ
て、上記電動モータの駆動力は、上記出力軸６を変位さ
せる事に有効に使われる。この結果、電動モータとして
特に大型のものを使用したり、或は減速機３の減速比
（トルクの増大比）を大きくしなくても、十分に電動式
リニアアクチュエータを伸長させる事ができる。又、次
述する様に、減速機３は逆転不能な構造である必要はな
い。従って、本例の様にウォーム減速機を使用する場合
でも、ウォームギヤのリード角を大きくする事で噛合効
率を向上させ、小型の電動モータで十分な動作速度を確
保する事ができる。

【００２３】次に、上記駆動軸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６からボールナット
５、複数のボール１９、１９を介してボールねじ部４に
加わる力により、上記回転軸２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２７が、こ
の回転軸２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２９がロックし、上記間筒２７がハ
ウジング７に対して回転しなくなる。この状態では、上
記回転軸２を回転させる為には、上記摩擦プレート３２
の側面と相手面である上記間筒２７の端面とを滑らせる
必要がある。従って、これら摩擦プレート３２の側面と
間筒２７の端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２が回転する事を防止できる。

【００２４】更に、上記駆動軸を逆転させた状態で上記
回転軸２には、上記スラスト荷重に基づいて加わるトル
クに加え、上記駆動軸から減速機３を介して伝達される
トルクが、上記反対方向に加わる。従って上記駆動軸
は、上記摩擦プレート３２の側面と間筒２７の端面との
間に作用する摩擦力に抗して回転する。この際、この摩
擦力が上記駆動軸の回転に対する抵抗となるので、この
駆動軸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３２の側面と間筒２７の端面との
間の摩擦係数、並びに電動モータの駆動トルクを適正値
にすれば、小型の電動モータで電動式リニアアクチュエ
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。

【００２５】更に、本発明の電動式リニアアクチュエー
タによれば、搬送作業或は組み付け作業に伴って前記出
力軸６に、この出力軸６対して使用時に加わるスラスト
荷重と逆方向のスラスト荷重である、上記電動式リニア
アクチュエータを伸長させる方向のスラスト荷重が加わ
った場合でも、この電動式リニアアクチュエータの全長
が不用意に伸長する事はない。即ち、上記出力軸６、ボ
ールナット５、ボール１９、１９を介して上記回転軸２
に、上記出力軸６に向け引っ張る方向のスラスト荷重が
加わると、前記摩擦リング３５を上記ウォームホイール
１７と上記止め輪１５との間で挟持する事により、上記
回転軸２が回転する事を阻止する。この結果、上記ボー
ルナット５が、上記回転軸２に設けたボールねじ部４に
対して軸方向に変位する事がなくなり、上記電動式リニ
アアクチュエータの全長が伸縮する事がなくなる。

【００２６】次に、図２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、電動式リニアアクチ
ュエータの使用時に加わる圧縮方向のスラスト荷重を支
承する軸受として、スラストニードル軸受３８を使用し
ている。この為に本例の場合には、間筒２７の端部外周
面に外向フランジ部３９を形成し、この外向フランジ部
３９の片側面（図２の左側面）と、ハウジング７の内面
に形成した段部４０との間に、上記スラストニードル軸
受３８を設けている。又、摩擦プレート３２は、上記外
向フランジ部３９の他側面（図２の右側面）と間座２６
との間に挟持している。

【００２７】又、本例の場合には、回転軸２と共に回転
する部分であるウォームホイール１７と、ハウジング７
の内面に固定された部分である、玉軸受１３ａの外輪４
１の端面との間に、摩擦リング３５ａを配置している。
そして、出力軸６に対して引っ張り方向のスラスト荷重
が加わった場合にのみ上記摩擦リング３５ａを、上記ウ
ォームホイール１７と上記外輪４１との間で挟持自在と
している。そして、上記出力軸６から上記回転軸２に、
引っ張り方向（図２の右方向）のスラスト荷重が加わっ
た場合に、上記摩擦リング３５ａを上記ウォームホイー
ル１７と上記外輪４１との間で挟持する事により、上記
回転軸２が回転する事を阻止する様に構成している。そ
の他の構成及び作用は、前述した第１例とほぼ同様であ
る為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省
略する。

【００２８】次に、図３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、ローラクラッチ２９
にラジアルニードル軸受としての機能を兼ねさせる事に
より、ウォームホイール１７のうち、上記ローラクラッ
チ２９側を支持する玉軸受１３ａ（図２）を省略してい
る。又、上記ウォームホイール１７の軸方向一端部（図
３の右端部）で上記ローラクラッチ２９に対向する部分
に鍔部４２を形成し、この鍔部４２の片面（図３の右
面）と、ハウジング７の内面に形成した段部４３とを対
向させている。

【００２９】上述の様に構成する本例の場合には、搬送
作業或は組み付け作業に伴って回転軸２に、出力軸６に
向け引っ張る方向のスラスト荷重が加わると、上記鍔部
４２の片面と段部４３とが摩擦係合して、上記回転軸２
が回転する事を阻止する。この結果、ボールナット５
（図２参照）が、上記回転軸２に設けたボールねじ部４
に対して軸方向に変位する事がなくなり、上記電動式リ
ニアアクチュエータの全長が伸長する事がなくなる。そ
の他の構成及び作用は、上述した第２例とほぼ同様であ
る為、同等部分には同一符号を付して重複する説明を省
略する。

【００３０】次に、図４は、本発明の実施の形態の第４
例を示している。本例の場合には、電動式リニアアクチ
ュエータの使用時に加わる圧縮方向のスラスト荷重を支
承する軸受として、スラスト玉軸受４４を使用してい
る。又、本例の場合には、間筒２７とウォームホイール
１７との間位置で、ハウジング７の内面に鍔部４５を形
成している。そして、この鍔部４５の片面（図４の右
面）と上記間筒２７との間に間座２６及び摩擦プレート
３２を配置している。一方、上記鍔部４５の他面（図４
の左面）と上記ウォームホイール１７の一部とを対向さ
せている。

【００３１】上述の様に構成する本例の場合には、搬送
作業或は組み付け作業に伴って回転軸２に、出力軸６に
向け引っ張る方向のスラスト荷重が加わると、上記鍔部
４５の他面と上記ウォームホイール１７の一部とが摩擦
係合して、上記回転軸２が回転する事を阻止する。この
結果、ボールナット５が、上記回転軸２に設けたボール
ねじ部４に対して軸方向に変位する事がなくなり、上記
電動式リニアアクチュエータの全長が伸長する事がなく
なる。その他の構成及び作用は、前述した第２例或は上
述した第３例とほぼ同様である為、同等部分には同一符
号を付して重複する説明を省略する。

【００３２】次に、図５は、本発明の実施の形態の第５
例を示している。本例の場合には、ボールナット５の周
囲にウォームホイール１７を外嵌固定し、このウォーム
ホイール１７とウォーム１８とを噛合させている。即
ち、本例の場合には、上記ボールナット５と減速機３と
を直径方向に亙って配置する事により、上述した第１〜
４例の様に、これらボールナット５と減速機３とを軸方
向に亙り配置した場合に比べて、装置全体の軸方向寸法
を短縮自在としている。従って、本例の場合には、第１
〜４例の場合とは異なり、電動モータへの通電に基づい
て上記ボールナット５が、軸方向に変位する事なく回転
し、軸４６が、回転する事なく軸方向に変位する。ロー
ラクラッチ２９、間筒２７、滑り軸受２８、間座２６、
摩擦プレート３２、スラスト荷重を支承する為の玉軸受
１３は、上記ボールナット５とハウジング７との間に設
けている。

【００３３】又、搬送作業時や組み付け作業時に上記軸
４６が上記ボールナット５の内側から不用意に抜け出る
のを防止する為の摩擦係合部は、上記ボールナット５に
外嵌固定した上記ウォームホイール１７と、上記ボール
ナット５を回転自在に支持する為の玉軸受１４を構成
し、上記ハウジング７を構成する蓋体４７に嵌合固定さ
れた外輪４１との間に設けている。この様に構成する本
例の場合には、搬送作業或は組み付け作業に伴って上記
軸４６に、上記ボールナット５から引き抜く方向（図５
の右方向）のスラスト荷重が加わると、上記ボールナッ
ト５の一端面（図５の右端面）と上記外輪４１の端面と
が摩擦係合して、上記ボールナット５が回転する事を阻
止する。この結果、上記軸４６が、上記ボールナット５
に対して軸方向に変位する事がなくなり、上記電動式リ
ニアアクチュエータの全長が伸長する事がなくなる。

【００３４】次に、図６は本発明の実施の形態の第６例
を示している。本例の場合は、図示しない出力軸に対し
て引っ張り方向のスラスト荷重が加わる部分に使用され
る。この為に本例の場合には、ハウジング７の先端部
（図６の右端部）内周面に形成した鍔部４８と間筒２７
の先端面（図６の右端面）との間に、スラスト玉軸受４
４を設けている。そして、上記間筒２７の基端面（図６
の左端面）と回転軸２に外嵌固定した間座２６との間
に、摩擦プレート３２を挟持している。回転軸２に対し
て引っ張り方向に加わるスラスト荷重は、この回転軸２
の基端部に螺着したナット３３、座板４９、ウォームホ
イール１７を介して、上記間座２６に加えられる。

【００３５】組み付け以前に、図示しない出力軸に加わ
る圧縮方向のスラスト荷重に基づいて上記回転軸２が回
転する事を防止し、電動式リニアアクチュエータの全長
が不用意に縮まるのを防止する為に、本例の場合には、
玉軸受１４を構成し、ハウジング７に内嵌固定した外輪
４１とウォームホイール１７との間に、摩擦リング３５
を配置している。スラスト荷重が圧縮方向から引っ張り
方向に変わった事に伴ない、ローラクラッチ２９がロッ
クする方向を変えた（回転軸２が引っ張り方向のスラス
ト荷重により回転する傾向となった場合にロックする様
にした）点、上記回転軸２に圧縮方向のスラスト荷重が
加わった場合に、上記摩擦リング３５が上記外輪４１と
ウォームホイール１７との間で挟持される様にした点以
外の構成及び作用は、前述した第１例とほぼ同様であ
る。

【００３６】尚、本発明の電動式リニアアクチュエータ
は、一般的には、常に同じ方向のスラスト荷重が作用す
る状態で使用する。但し、図７に示す様に、電動式リニ
アアクチュエータ１の伸縮の過程で、この電動式リニア
アクチュエータ１に加わるスラスト荷重の方向が変化す
る様な使用状態にも対応できる。即ち、枢支部５０を中
心に揺動する被駆動物５１を、別の枢支部５４にその基
端部を枢支した電動式リニアアクチュエータ１により、
鉛直線αを跨いで駆動する場合、この被駆動物５１が鉛
直線αよりも上記別の枢支部５４に近づくと引っ張り荷
重が、離れると圧縮荷重が、それぞれ上記電動式リニア
アクチュエータ１に加わる。この様な用途に、前述した
第１〜５例の構造を有する電動式リニアアクチュエータ
１を組み込めば、電動モータへの通電停止に伴って上記
被駆動物５１を、任意の位置で停止させる事ができる。

【００３７】以下、この様な使用状態を実現可能とする
為の条件に就いて、図８により説明する。尚、この図８
は、前述の図２に示した実施の形態の第２例の構造に準
拠している。又、ボールナット５とボールねじ部４との
螺合部（図２）の作動正効率をηとし、同じく逆効率を
η´とし、上記ボールねじ部４のリードをＬとし、外輪
４１の端面とウォームホイール１７の側面（又はこのウ
ォームホイール１７に固定した摩擦リング３５の端面）
との摩擦面の平均半径をｒとし、この摩擦面の摩擦係数
をμとする。

【００３８】先ず、電動モータへの非通電時に、出力軸
６（図２）にＦ´なる引っ張り方向（図８の右方向）の
スラスト荷重が加わり、このスラスト荷重に基づいてボ
ールナット５とボールねじ部４との螺合に基づいて回転
軸２に、ｔ´なるトルクが加わるとすると、このトルク
ｔ´は次の（１）式で表される。ｔ´＝Ｌ・Ｆ´・η´／２π −−− （１）一方、上記スラスト荷重Ｆ´に基づいて上記摩擦面部分
で発生するブレーキトルク、即ち、上記回転軸２が回転
するのを防止する方向に作用する力ｔ_B は、次の（２）
式で表される。ｔ_B ＝μ・Ｆ´・ｒ −−− （２）上記スラスト荷重Ｆ´により上記回転軸２が回転する事
を防止する為には、次の（３）式を満たす必要がある。ｔ_B ≧ｔ´ −−− （３）この（３）式に上記（１）（２）式を代入して辺々整理
すれば、次の（４）式が導かれる。ｒ≧Ｌ・η´／２π・μ −−− （４）

【００３９】この（４）式を満たせば、搬送時、或は組
み付け作業時に出力軸６に引っ張り方向のスラスト荷重
を付与しても、上記回転軸２のボールねじ部４がボール
ナット５から抜け出る事はない。例えば、電動ベッド用
の電動式リニアアクチュエータの場合には、リードＬが
５mm程度、作動正効率η及び逆効率η´が０．８５程度
であるから、上記摩擦部分の摩擦係数μが０．０５程度
と仮定すれば、前記摩擦面の平均半径ｒを１３．５mm程
度以上にすれば良い。尚、減速機３による制動力は考慮
していない。電動モータへの非通電時にこの減速機３
は、上記回転軸２が回転する事に対する抵抗となる。従
って、実際には、上記（４）式を満たさなくても、ｒが
Ｌ・η´／２π・μに近い値であれば、上記ボールねじ
部４がボールナット５から抜け出る事はない。

【００４０】次に、上記電動モータへの通電時の状態に
就いて考える。先ず、上記出力軸６に要求される最大圧
縮出力値、即ち、この出力軸６を押す方向に発生させる
べきスラスト荷重をＦとすると、このスラスト荷重Ｆを
得る為に上記回転軸２に要求されるトルクｔは次の
（５）式で表される。ｔ＝Ｌ・Ｆ／２π・η −−− （５）次に、上記出力軸６に要求される最大引っ張り出力値、
即ち、この出力軸６を引っ張る方向に発生させるべきス
ラスト荷重をＦ″とすると、このスラスト荷重Ｆ″を得
る為に上記回転軸２に要求されるトルクｔ″は次の
（６）式で表される。ｔ″＝μ・Ｆ″・ｒ＋Ｌ・Ｆ″／２π・η −−− （６）上記最大圧縮出力値も最大引っ張り出力値も、同じ電動
モータへの通電に基づく事、即ち、ｔ＝ｔ″である事を
考えると、このｔ＝ｔ″なる式に（５）（６）式を代入
し、辺々整理すれば、次の（７）式が導かれる。Ｆ″／Ｆ＝１／（１＋μ・ｒ・２π・η／Ｌ） −−− （７）この（７）式に、電動ベッド用の電動式リニアアクチュ
エータの場合に一般的な、リードＬ、作動正効率η、前
記摩擦部分の摩擦係数μ、前記摩擦面の平均半径ｒを代
入すれば、前記引っ張り方向のスラスト荷重Ｆ″と圧縮
方向のスラスト荷重Ｆとの比をどの程度にすれば、前述
の図７に示す様な使用状態を実現できるかが分る。

【００４１】

【発明の効果】本発明の電動式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、搬送時等
に不用意に全長が変化したり、或は構成部材同士が分離
する事を防止できる。この為、電動式リニアアクチュエ
ータの搬送作業や組み付け作業に特に注意を払う必要が
なくなり、これらの作業の能率向上を図れる。

【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、図９のＡ
部に相当する部分断面図。

【図２】同第２例を示す部分断面図。

【図３】同第３例を示す部分断面図。

【図４】同第４例を示す部分断面図。

【図５】同第５例を示す断面図。

【図６】同第６例を示す部分断面図。

【図７】作動範囲に応じて作用するスラスト荷重の方向
が変化する形態の１例を示す模式図。

【図８】摩擦部材の寸法を規定する方法を説明する為の
部分断面図。

【図９】従来構造の１例を示す断面図。

【符号の説明】

１電動式リニアアクチュエータ２回転軸３減速機４ボールねじ部５ボールナット６出力軸７ハウジング８ローラクラッチ９間筒１０滑り軸受１１間座１２摩擦プレート１３、１３ａ、１４玉軸受１５止め輪１６取付フランジ１７ウォームホイール１８ウォーム１９ボール２０結合筒部２１カバー２２ａ、２２ｂリミットスイッチ２３突条２４凹溝２５段部２６間座２７間筒２８滑り軸受２９ローラクラッチ３０外輪３１ローラ３２摩擦プレート３３ナット３４皿ばね３５、３５ａ摩擦リング３６固定側取付部３７変位側取付部３８スラストニードル軸受３９外向フランジ部４０段部４１外輪４２鍔部４３段部４４スラスト玉軸受４５鍔部４６軸４７蓋体４８鍔部４９座板５０枢支部５１被駆動物５２外輪５３バンド５４枢支部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジングと、このハウジングの内側に
支持された、少なくとも一部外周面にボールねじ部を有
する軸と、複数のボールを介してこのボールねじ部と螺
合したボールナットと、正転逆転自在な電動モータと、
この電動モータの駆動軸と上記軸又はボールナットとの
間に設けられて、この駆動軸のトルクを増大して上記軸
又はボールナットに伝達する、動力の伝達方向に可逆性
を有する減速機とを備え、上記軸に対してほぼ一定方向
のスラスト荷重が加わる状態で使用される電動式リニア
アクチュエータに於いて、この電動式リニアアクチュエ
ータの伸縮時に回転する上記軸又はボールナットと共に
回転する回転部分と、上記ハウジングの内面に固定され
た固定部分とを摩擦係合自在とし、上記軸に対して上記
一定方向と逆方向のスラスト荷重が加わった場合にの
み、上記回転部分と上記固定部分とを摩擦係合させる事
により、上記軸に対して上記一定方向と逆方向のスラス
ト荷重が加わった場合に上記軸又はボールナットが回転
する事を阻止して、上記逆方向のスラスト荷重に基づい
て全長が変化する事を防止する事を特徴とする電動式リ
ニアアクチュエータ。