JPWO2008032462A1 - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

出力軸表面を伝っての侵入物を防止するブーツを備えたアクチュエータにおいて、一端側に前記ブーツの端部を係止する鍔を形成し、前記出力軸に嵌合した円筒形状のプレートと、前記プレートを係止するように前記出力軸の外面に形成した凸部とを備え、前記出力軸と前記プレートとの間に前記ブーツの内部と外部とを連通する呼吸穴を設けたものである。

Description

この発明は、出力軸表面を伝っての侵入物を防止するブーツを備えたアクチュエータに関する。

従来のブーツを備えたアクチュエータとして、前記ブーツの一端を、前記アクチュエータのケースに形成した溝に、他の一端を前記出力軸の外面に形成した溝に係止し、さらに、前記出力軸が動作して、アクチュエータ内の容積が変動することによる、アクチュエータ内部と外部と圧力差の発生を抑制するために、アクチュエータ内部と外部との間を連通する呼吸穴を前記ケースに形成したものがある（例えば、特許文献１参照）。

実開平３−２９７０８号公報

従来のアクチュエータは、上記のように構成されており、ブーツの一端を、出力軸の外面に、出力軸の長さ方向に直交する方向に形成した溝に係止しているので、出力軸は、溝を形成した部分の断面積が小さくなり、出力軸の機械的強度が低下してしまうという課題があった。また、出力軸の機械的強度を確保するため、前記溝を形成した部分の出力軸の外径を太くした場合、機械的強度は確保されるが、この太くした部分と同じ外径の出力軸用部材を用意して、該部材の余分な部分を削り取る必要がある。このため、出力軸に無駄な部分が多く発生し、製造工程が複雑化して製造コストが上昇するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、出力軸の機械的強度を損なわずに、前記出力軸へブーツを係止できるアクチュエータを得ることを目的とする。

この発明に係るアクチュエータは、一端側にブーツの端部を係止する鍔を形成し、出力軸に嵌合した円筒形状のプレートと、前記出力軸の外面に形成した前記プレートを係止する凸部とを備え、前記出力軸と前記プレートとの間に前記ブーツの内部と外部とを連通する呼吸穴を設けたものである。

この発明によれば、ブーツの端部を係止する鍔を形成した円筒形状のプレートを出力軸へ嵌合し、該出力軸に前記プレートを係止する凸部を形成したので、前記出力軸の機械的強度を損なわずに、前記出力軸へ前記ブーツを係止できる。また、出力軸とプレートとの間にブーツの内外を連通する呼吸穴を形成したので、この呼吸穴を別の箇所に設ける必要がなく、その分、余分なスペースを必要としない等の効果がある。

実施の形態１によるアクチュエータの部分断面図である。 実施の形態１によるブーツ係止部の拡大図である。 実施の形態２によるブーツ係止部の拡大図である。 実施の形態３によるブーツ係止部の拡大図である。 実施の形態４によるブーツ係止部の拡大図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるアクチュエータ１の構成の一例を示した部分断面図である。本実施の形態１では、出力軸の駆動方式として電磁力（モータ）を用いたアクチュエータについて説明を行うが、この発明は、他の駆動方式、例えば、空気圧や油圧、超音波等による駆動方式を用いたアクチュエータにも適用することができる。

アクチュエータ１は、電圧を印加する外部電源を接続する外部入出力コネクタ２と、外部入出力コネクタ２に印加された電圧をアクチュエータ内部へ供給するターミナル３と、外部よりターミナル３を介して電圧が印加されるコイル５と、コイル５が巻きつけられた固定子４と、ベアリング８により回転自在に保持された回転子７と、回転子７の中央部に形成された雌ねじ部７ａに螺合する雄ねじ部２０ａを有する出力軸２０と、出力軸２０を突出した状態で直動自在に保持するボス１０と、出力軸２０とボス１０の隙間からアクチュエータ１内部への侵入物、例えば、粉塵等の異物や水等の液体を防止するブーツ９と、ブーツ９の一端に係止され、出力軸２０に嵌合した金属製のプレート１４を備えている。さらに、出力軸２０の先端には、カバー１１及びジョイント１２の一端がナット１３により取り付けられ、ジョイント１２の他の端はリンクプレート１５を介して外部装置に連結される。

図２（ａ）は、図１における符号Ａの部分（ブーツ９の係止部）を拡大した断面図である。ブーツ９はシリコンゴム等の弾性体を蛇腹状の円筒形に形成してなる。ブーツ９の一端９ａは、その内面に形成された溝９ｂがボス１０の端部の外面に形成された突起部１０ａに嵌合して係止される。ブーツ９の他の一端９ｃは、出力軸２０に嵌合された筒状形状のプレート１４の鍔１４ａに係止されている。このプレート１４の内径Ｃは、出力軸２０の外径Ｄよりも大きく、プレート１４の内面と出力軸２０の外面との間に、ブーツ９の内部と外部とを連通する呼吸穴３０が設けられている。また、出力軸２０の外面には、鍛造加工により矩形状に突出させた凸部２０ｂが２箇所形成され、凸部２０ｂの端面からもう一方の凸部２０ｂの端面への距離Ｂは、プレート１４の内径Ｃよりも大きく形成されている。図２（ｂ）は、図２（ａ）における符号Ｆの部分を拡大した図であり、図中の矢印は大気の流れを示したものである。図２（ｃ）は、図２（ａ）におけるＧ−Ｇ線での断面図である。

次に動作について説明する。
図示しない外部より、外部入出力コネクタ２及びターミナル３を介して、コイル５に電圧が印加されると、電磁場が形成され回転子７が回転する。ここで、出力軸２０は、外部装置に連結されていることにより、回転動作が規制されている。このため、回転子７に形成した雌ねじ部７ａと、出力軸２０に形成した雄ねじ部２０ａとの作用により、回転子７の回転運動が、出力軸２０の直動運動へと変換され、出力軸２０が軸方向に直動運動して、出力軸２０に連結された外部装置を動作させる。

ここで、プレート１４は、鍔１４ａに係止したブーツ９が縮もうとすることにより常に、ボス１０側へ向かう方向の力を受けている。また、プレート１４は、凸部２０ｂによりボス１０側へ移動することを規制されているため、プレート１４は常に、出力軸２０に形成された凸部２０ｂに当接した状態で係止されている。このため、出力軸２０の直動運動にあわせてブーツ９も伸縮運動し、出力軸２０とボス１０との隙間は常にブーツ９により覆われ、出力軸２０とボス１０の隙間からアクチュエータ１内部への粉塵や液体等の侵入物の侵入を防止する。

なお、本実施の形態１では、凸部２０ｂを２箇所に形成しているが、凸部２０ｂを一つ又は複数形成してもよい。また、凸部２０ｂの形状は矩形に限られない。また、出力軸２０の回転動作を規制するために、出力軸２０の一部に、その長さ方向に沿って平面部を形成して（いわゆるＤカット）、ボス１０の出力軸２０が挿入される孔の形状を、出力軸２０の径方向の断面と同じにして構成してもよい。さらに、製造コストを削減するためにプレート１４を、樹脂で形成してもよい。

以上のように、実施の形態１によるアクチュエータ１は、一端側にブーツ９の端部を係止する鍔１４ａを形成した円筒形状のプレート１４を出力軸２０へ嵌合し、その出力軸２０の外面にプレート１４を係止する凸部２０ｂを形成して構成したので、出力軸２０にプレート１４を係止するための溝を形成する必要がなく、出力軸２０の機械的強度を損なわずにブーツ９を係止できる。また、出力軸２０の機械的強度を確保するために出力軸２０の外径を太くする必要が無く、出力軸２０の外径を小さくして素材費を削減できる効果がある。また、出力軸２０に鍛造加工により凸部２０ｂを形成して、別に形成したプレート１４を出力軸２０に嵌合するだけであり、製造工程を簡略化でき製造コストを削減することができる効果がある。また、出力軸２０を動作させた際に呼吸穴３０を介して、ブーツ９内部の大気が出入りするため、ブーツ９内における大気の圧力変動がなく、出力軸２０がスムーズに直動動作する効果がある。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２によるブーツ係止部を示した図であり、図２と同一の構成に同一の符号を付して説明を行う。図３（ａ）は実施の形態２によるブーツ係止部の拡大図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の符号Ｈ部の拡大図であり、図中の矢印は大気の流れを示したものである。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＫ−Ｋ線での断面図である。図３（ｄ）は、図３（ａ）のＪ−Ｊ線での断面図である。本実施の形態２では、ローレット加工により、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、出力軸２１の外面の軸方向の一部で、径方向の全周囲に凹凸部２１ｂ、２１ａを形成している。

本実施の形態２では、ローレット加工により凸部２１ａを形成しているので、この凸部２１ａで、出力軸２１に勘合したプレート１４を係止する。そして、この凸部２１ａと凸部２１ａの間に、ブーツ９の内部と外部とが連通する呼吸穴である凹部２１ｂが形成される。このため、ブーツ９内部の大気が、図３（ｂ）中の矢印で示すように、呼吸穴３０と凹部２１ｂとを介して出入りする。なお、凸部２１ａは、出力軸２１の外面の径方向の一部にのみ形成してもよい。その他の効果については実施の形態１と同様である。

実施の形態３．
図４は、実施の形態３によるブーツ係止部を示した図であり、図３と同一の構成に同一の符号を付して説明を行う。図４（ａ）は実施の形態３によるブーツ係止部の拡大図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の符号Ｌ部の拡大図であり、図中の矢印は大気の流れを示したものである。図４（ｃ）は図４（ａ）のＭ−Ｍ線での断面図である。本実施の形態３では、プレート１４を、ローレット加工により出力軸２１の外面に形成した凹凸部２１ｂ、２１ａに圧入している。この場合、プレート１４を金属で構成すると、ローレット部への保持構造としての信頼性（耐久性）が向上する。このように、プレート１４を出力軸２１に圧入させる構成とすることにより、凹凸部２１ｂ、２１ａは、プレート１４の内面に形成してもよく、凸部２１ａ又は凹部２１ｂのみとしてもよい。なお、凹部２１ｂのみを形成する場合、プレート１４の内径を、出力軸２１の外径よりも小さくする必要がある。

本実施の形態３によれば、圧入によりプレート１４を出力軸２１に確実に固定したので、振動等の外的要因によるプレート１４のガタツキが発生せず、ガタツキによる磨耗の発生を防止でき、アクチュエータ１の信頼性が向上するという効果がある。また、圧入による固定のため、簡易的な組み立て方法で構成できる効果がある。その他の効果は実施の形態２と同様である。

実施の形態４．
図５は、実施の形態４によるブーツ係止部を示した図であり、図２と同一の構成に同一の符号を付して説明を行う。図５（ａ）は実施の形態４によるブーツ係止部の拡大図である。本実施の形態４では、樹脂インサート成形により、外周面に溝１６ａを設けた円筒形状の凸部１６を出力軸２２の外面に形成し、溝１６ａに、ブーツ９の端部９ｃが係止される。図５（ｂ）は図５（ａ）の符号Ｎ部の拡大図であり、凸部１６の一部において、ブーツ９と出力軸２２との間に、ブーツ９の内部と外部を連通する呼吸穴１６ｂが設けられている。呼吸穴１６ｂは、複数形成してもよく、ブーツ９内部の大気は、この呼吸穴１６ｂを介して出入りする。図中の矢印は大気の流れを示したものである。また、図５（ｃ）は図５（ａ）のＰ−Ｐ線での断面図である。ここで、凸部１６は、ブーツ９の端部９ｃを係止できればよく、例えば、凸部１６をプレート１４と同形状の一端に鍔を有する円筒形状に出力軸２２に形成して、ブーツ９と出力軸２２との間に、ブーツ９の内部と外部を連通する呼吸穴１６ｂを設けてもよい。

本実施の形態４では、樹脂インサート成形によりブーツ９の端部９ｃを係止する溝１６ａと、ブーツ９の内部と外部を連通する呼吸穴１６ｂを備えた凸部１６を形成している。このため、加工が簡易化され、加工費を削減することができる効果がある。その他の効果は、実施の形態３と同様である。

以上のように、この発明に係るアクチュエータは、出力軸の機械的強度を損なわずに、前記出力軸へ前記ブーツを係止できるため、防塵性および駆動力を必要とする場所に使用することに適している。

Claims (5)

1. 出力軸表面を伝っての侵入物を防止するブーツを備えたアクチュエータにおいて、
   一端側に前記ブーツの端部を係止する鍔を形成し、前記出力軸に嵌合した円筒形状のプレートと、
   前記プレートを係止するように前記出力軸の外面に形成した凸部とを備え、
   前記出力軸と前記プレートとの間に前記ブーツの内部と外部とを連通する呼吸穴を設けたアクチュエータ。
2. 前記凸部は、鍛造加工により形成された請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記凸部は、ローレット加工により形成された請求項１記載のアクチュエータ。
4. 前記ブーツの端部を係止する凸部は、樹脂インサート成形により形成し、該ブーツと前記出力軸との間に、該ブーツの内部と外部とを連通する呼吸穴を設けた請求項１記載のアクチュエータ。
5. 出力軸表面を伝っての侵入物を防止するブーツを備えたアクチュエータにおいて、
   一端側に前記ブーツの端部を係止する鍔を形成し、前記出力軸に圧入する円筒形状のプレートを有し、前記プレートの内面または前記出力軸の外面のいずれか一方または双方に、軸線方向に、凸部、凹部、凹凸部のいずれかを形成したアクチュエータ。

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