TW201413137A - 線性致動器 - Google Patents

Abstract

線性致動器(1)，具有：透過蝸桿(36)及蝸輪(41)由馬達驅動成正轉或反轉的傳動軸(26)；螺合安裝在傳動軸(26)的螺帽(29)；及固定在螺帽(29)且隨著傳動軸(26)的旋轉而形成進退的活塞管(10)。於蝸輪(41)的徑方向內側安裝有金屬製的聯軸器(42)。於聯軸器(42)的徑方向內側安裝有單向離合器(44)。於單向離合器(44)，連接有制動單元(45)，該制動單元(45)構成為當活塞管(10)為伸長之正轉動作時並不施以制動力，但當活塞管(10)為反轉動作時就施以制動力。

Description

線性致動器

本發明是關於具有直線性驅動形態的線性致動器，特別是關於使用電動馬達之進給螺桿式線性馬致動器。

於醫療暨看護的領域，為了減輕患者或需要被看護者的寢食等負擔，廣泛使用能夠使床之背底部或膝蓋底部傾斜暨昇降之構成的電動床。於該構成的電動床，基於小型又要獲得大的驅動力，因此就需使用電動進給螺桿式的線性致動器。例如：專利文獻1中，就記載有使用滾珠螺桿機構使活塞伸縮的線性致動器於專利文獻1的線性致動器，是將電動馬達的旋轉利用蝸桿和蝸輪減速後傳達至驅動軸。該驅動軸的旋轉，由滾珠螺桿機構轉換成直線運動後，就可使活塞伸縮。專利文獻1的線性致動器，是被使用在床之背底部的斜度調整，其連接在床的連桿機構。當致動器的活塞伸長時，連桿機構會張開以致床的背底部豎起成傾斜狀態[參照第1(b)圖]。此外，當活塞收縮時，連桿機構就會收起使背底部平躺以致床成為平面狀 態[參照第1(a)圖]。

〔先行技術獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開2007-187279號公報

[專利文獻2]日本特表2008-517570號公報

[專利文獻3]日本特開平7-174204號公報

[專利文獻4]日本特開2000-253618號公報

[專利文獻5]日本特表2011-509381號公報

[專利文獻6]日本特表2009-501503號公報

另一方面，對於線性致動器，其小型暨輕型化的需求經常存在。特別是使用在電動床的線性致動器，就電動床利用者方便性暨安全性的觀點來看電動床的低床化為需求趨勢，因此線性致動器就需要小型化暨輕型化。然而，專利文獻1的線性致動器，在其裝置內，由於設有要承受施加在活塞上之載重用的構件及要避免零件間干涉用的間隙，因此致動器全體要縮短並不容易。

例如：第10圖所示之先前的線性致動器101，是構成為在蝸輪102和軸承103之間設有間隙。此外，於裝置內，設有要在馬達OFF時抑制傳動軸105自由旋轉的制動盤106。制動盤106，其與固定在殼107的 底座盤108抵接。制動盤106，其與底座盤108的抵接使其承受活塞載重。再加上，於蝸輪102和螺母109之間，為了避免螺母安裝用螺絲110的頭和蝸輪102側的構件彼此干涉而設有間隙111。

不過，各構件及間隙都分別有其功能性的意義，無法簡單廢除。因此，若要縮短致動器全體的長度，只能從縮短制動器行程(活塞移動距離)著手。然而，如上述所示，制動器連接在床的連桿機構，當活塞行程變短時，則連桿機構會無法完全張開。因此，床就會無法完全豎起，導致制動器並沒有充分發揮功能的問題產生。

本發明的線性致動器，其構成為，具備：具有外螺紋部的傳動軸；要使馬達的旋轉減速後傳達至該傳動軸的蝸桿及蝸輪；螺合於上述外螺紋部，利用上述傳動軸的正轉或反轉而形成為進退的螺母；及固定在該螺母藉此對殼形成進退的活塞管，上述線性致動器，其特徵為，具有：固定在上述傳動軸，於上述蝸輪的徑方向內側對該蝸輪成止轉狀態配置的聯軸器；配置在上述聯軸器的徑方向內側，於內外輪間只將一方的一方向旋轉傳達至另一方的單向離合器；及連接在上述單向離合器，當上述活塞管為伸長狀態之上述傳動軸的正轉動作時對上述傳動軸的旋轉不施以制動力，當上述活塞管為收縮狀態之上述傳動軸的反轉動作時對上述傳動軸的旋轉施以制動力的制動單 元。

就本發明而言，聯軸器及單向離合器以內藏方式配置在蝸輪的徑方向內側，構成為透過聯軸器將蝸輪的旋轉力傳達至傳動軸。當傳動軸正轉時活塞管會被推出，此時，單向離合器是成為自由狀態，因此活塞管就會在不受制動單元之制動作用下前進。另一方面，當傳動軸反轉時活塞管會內縮，於該情況時會與正轉時有所不同，單向離合器會成為上鎖狀態，活塞管會受到制動作用的同時後退。

於上述線性致動器中，也可構成為在上述單向離合器的內輪和上述傳動軸之間設有間設構件，使上述單向離合器隔著上述間設構件配置在上述傳動軸上。如此一來，就可與傳動軸徑無關，能以符合所期望之上鎖力來選擇離合器，因此設計的自由度增大，製品可靠性提高。

此外，於上述線性致動器中，也可構成為，設有要配置在上述聯軸器之徑方向內側，且以止轉狀態固定在上述線性致動器之殼的同時，於其徑方向內側固定有上述單向離合器之外輪側的離合器箱，並且設有要做為上述間設構件，固定在上述單向離合器之內輪側的制動盤架，上述制動單元，其構成為具備：上述制動盤架和以止轉狀態配置在上述制動盤架的制動盤；及固定在上述傳動軸，且以從軸方向接觸上述制動盤之形態做為配置的制動墊片，於上述正轉動作時，上述單向離合器會成為自由狀態，上述制動盤架會在上述單向離合器內形成正轉，並且 上述制動盤架和上述制動盤及上述制動墊片會形成為一體旋轉，藉此使上述傳動軸在沒有來自於上述制動單元之制動力施加的情況下正轉，又，於上述反轉動作時，上述單向離合器會成為上鎖狀態，上述制動盤架會在上述單向離合器內承接反轉方向之旋轉力的同時止轉，上述制動墊片會接觸上述制動盤的同時朝反轉方向旋轉，藉此使上述傳動軸施加有來自於上述制動單元的制動力。

另外，於上述線性致動器中，也可構成為，將上述單向離合器的外輪側固定在上述聯軸器，並且在上述單向離合器的內輪側安裝要做為上述間設構件的制動盤架，上述制動單元，其構成為具備：上述制動盤架和以止轉狀態配置在上述制動盤架的制動盤；及固定在上述線性致動器的殼，且以從軸方向接觸上述制動盤之形態做為配置的制動墊片，於上述正轉動作時，上述單向離合器會成為自由狀態，上述聯軸器的旋轉並不會傳達至上述制動盤架，上述制動盤架也就不會旋轉只有上述傳動軸會正轉，藉此使上述傳動軸在沒有來自於上述制動單元之制動力施加的情況下正轉，又，於上述反轉動作時，上述單向離合器會成為上鎖狀態，上述聯軸器的旋轉會傳達至上述制動盤架及上述制動盤，上述制動盤會接觸上述制動墊片的同時朝反轉方向旋轉，藉此使上述傳動軸施加有來自於上述制動單元的制動力。

另一方面，於上述線性致動器中，也可構成為，又設有以止轉狀態安裝在上述螺母的螺母轉接器，將 該螺母轉接器以止轉狀態安裝在上述活塞管，並且於安裝在上述殼且收容有上述活塞管的支撐管內止轉，上述活塞管會隨著上述傳動軸的旋轉形成為與上述螺母及上述螺母轉接器一起朝軸方向移動。於該形態時，上述螺母轉接器，也可構成為具有：具備凹部可和突出設置在上述螺母外圍之凸部嵌合的環部；從上述轉接器環沿著軸方向突出設置的爪部；及形成在上述爪部，要與形成在上述活塞管之貫通孔嵌合的突起。

根據本發明的線性致動器時，由於聯軸器及單向離合器內藏配置在蝸輪的徑方向內側，且透過聯軸器將蝸輪的旋轉力傳達至傳動軸，因此利用聯軸器就能夠確保蝸輪的強度，且能夠使蝸輪的軸方向長度為較短。此外，其與各零件暨構件以直列配置在軸方向之先前的線性致動器相比，較能夠縮短裝置全體的長度。再加上，例如：聯軸器為金屬製時，又能夠使聯軸器和傳動軸的結合部長度比以往的合成樹脂製蝸輪還短。因此，不用縮短活塞行程就能夠縮短致動器全體的長度，且能夠發揮與先前之致動器相同的功能，並且能夠使裝置小型化。

1‧‧‧線性致動器

2‧‧‧醫療暨看護床

3‧‧‧背底部

4‧‧‧框架

5‧‧‧本體殼

6‧‧‧馬達單元

7‧‧‧活塞單元

8‧‧‧U形環

8a‧‧‧凸緣部

9‧‧‧致動器支撐軸

10‧‧‧活塞管

10a‧‧‧貫通孔

11‧‧‧連桿

12‧‧‧連桿連接軸

13‧‧‧軸孔

14‧‧‧軸孔

15‧‧‧第1殼

16‧‧‧第2殼

17‧‧‧U形環安裝部

18‧‧‧螺絲

19‧‧‧活塞單元收容部

20‧‧‧機構收容部

21‧‧‧動力傳達機構

22‧‧‧補強管

23‧‧‧支撐管

24‧‧‧插塞

25‧‧‧蓋

26‧‧‧傳動軸

26a‧‧‧外螺紋部

26b‧‧‧段部

27‧‧‧軸承轉接器

28‧‧‧軸承

28a‧‧‧內輪

28b‧‧‧外輪

29‧‧‧螺母

29a‧‧‧凸部

30‧‧‧螺母轉接器

31‧‧‧環部

31a‧‧‧凹部

32‧‧‧爪部

32a‧‧‧突起

33‧‧‧內螺紋部

34‧‧‧馬達

35‧‧‧旋轉軸

36‧‧‧蝸桿

37‧‧‧框環

38‧‧‧嵌合槽

39‧‧‧突條部

41‧‧‧蝸輪

41a‧‧‧齒部

42‧‧‧聯軸器

43‧‧‧制動盒

44‧‧‧單向離合器

45‧‧‧制動單元

46‧‧‧小齒輪

47‧‧‧聯軸器嵌合部

48‧‧‧嵌合凹部

49‧‧‧嵌合凸部

51‧‧‧輪轂部

52‧‧‧傳動軸孔

53‧‧‧細齒

54‧‧‧細齒

55‧‧‧內筒部

56‧‧‧環部

57‧‧‧突起部

61‧‧‧制動盤架

62‧‧‧輪轂部

63‧‧‧制動盤

64a、64b‧‧‧制動墊片

65a、65b‧‧‧軸孔

66‧‧‧細齒

67‧‧‧凸緣部

68‧‧‧凸部

69‧‧‧盤架凹部

70‧‧‧盤凸部

71‧‧‧壓接部

72‧‧‧墊片

73‧‧‧螺帽

81‧‧‧線性致動器

82‧‧‧動力傳達機構

83‧‧‧聯軸器

84‧‧‧軸承

85‧‧‧蝸輪

86‧‧‧聯軸器嵌合部

87‧‧‧軸孔

88‧‧‧細齒

91‧‧‧制動盤架

92‧‧‧輪轂部

93‧‧‧盤部

94‧‧‧制動盤

95‧‧‧制動盤安裝孔

96‧‧‧突起

97‧‧‧制動墊片

98‧‧‧壓接部

101‧‧‧線性致動器

102‧‧‧蝸輪

103‧‧‧軸承

104‧‧‧框架壁

105‧‧‧傳動軸

106‧‧‧制動盤

107‧‧‧殼

108‧‧‧底座盤

109‧‧‧螺母

110‧‧‧螺母安裝用螺絲

111‧‧‧間隙

第1圖為表示本發明實施形態1的線性致動器1使用 狀態說明圖。

第2圖為表示第1圖之線性致動器的全體構造平面圖。

第3圖為第1圖之線性致動器的正面圖。

第4圖為第2圖之A-A剖面放大圖。

第5圖為表示在螺母轉接器固定螺母和活塞管時的構成說明圖。

第6圖為表示動力傳達機構的構成立體分解圖。

第7圖為本發明實施形態2的線性致動器要部剖面圖。

第8圖為表示第7圖之線性致動器的動力傳達機構其構成的立體分解圖。

第9圖為表示組裝有動力傳達機構時之部份裝配狀態的構成說明圖。

第10圖為表示先前之線性致動器的構成說明圖。

〔發明之實施形態〕

以下，根據圖面對本發明之實施形態進行詳細說明。該實施形態之目的在於能夠維持致動器之功能的同時(不縮短活塞行程)，使致動器全體的長度縮短，且使裝置小型化。

〔實施形態1〕

第1圖為表示本發明實施形態1的線性致動器1使用狀態說明圖，第2圖為表示線性致動器1的全體構造平面圖，第3圖為其正面圖，第4圖為第2圖之A-A剖面放大圖。本發明的線性致動器1，其為使用電動馬達之進給螺桿式的致動器。線性致動器1，是做為要使醫療暨看護用床2(以下簡稱床2)之背部寢床(背底部3)豎起暨躺下用的驅動源使用。線性致動器1，其安裝在床2的框架4，且配置在床下。

如第2圖所示，線性致動器1，具備本體殼5、馬達單元6及活塞單元7。線性致動器1，如第1圖所示，以本體殼5為固定側且以活塞單元7為自由端側的狀態安裝在床2。本體殼5，是透過U形環8安裝在框架4。U形環8，其安裝成以致動器支撐軸9(以下簡稱支撐軸9)為中心對框架4成旋轉自如。於活塞單元7，安裝有出沒自如的活塞管10。活塞管10，其連接在要使背底部3豎起暨躺下用的連桿11。活塞管10，其安裝成以連桿連接軸12為中心對連桿11成旋轉自如。

如第1(a)圖所示，床2，於活塞管10收縮的狀態下，其背底部3為平躺。另一方面，當活塞管10伸長時，背底部3，如第1(b)圖所示，其背底部3成為豎起狀態。背底部3，其根據活塞管10的伸長量改變豎起傾斜角度。藉由適當控制線性致動器1，可使背底部3停止暨保持在任意的角度。床之使用者及看護者，藉由操作未圖示的開關就能夠將背底部3調整成期望的角度。

如第2圖、第3圖所示，於本體殼5的側面安裝有動力源即馬達單元6。於本體殼5的圖中右端側安裝有活塞單元7。於本體殼5的圖中左端側安裝有U形環8。於U形環8設有軸孔13。於軸孔13插入有支撐軸9。利用U形環8和支撐軸9，使本體殼5旋轉自如安裝在框架4。於活塞管10的前端部設有軸孔14。於軸孔14插入有連桿連接軸12。利用連桿連接軸12，使活塞單元7安裝成對連桿11成旋轉自如。

本體殼5形成為長方體形狀。如第3圖所示，本體殼5，其沿著軸方向成上下二分割。本體殼5的上側為第1殼15，本體殼5的下側為第2殼16。本體殼5是由第1殼15及第2殼16組合形成的構造。第1殼15及第2殼16都是由合成樹脂形成。第1殼15及第2殼16由螺絲18鎖緊著。於第1殼15及第2殼16的圓筒部安裝有金屬製的框環37。由於安裝有框環37，因此第1殼15及第2殼16就不會分離。U形環8以夾入在第1殼15及第2殼16的形態安裝在U形環安裝部17。U形環8，其具有形成為正方形狀的凸緣部8a。於U形環安裝部17插入暨夾持有凸緣部8a。就線性致動器1而言，藉由改變凸緣部8a的安裝方向就能夠使軸孔13設定成垂直方向或水平方向，使安裝自由度就變高。

如第4圖所示，於本體殼5內，設有活塞單元收容部19和機構收容部20。於活塞單元收容部19內，收容暨固定有活塞單元7的左端側。活塞單元7，具 有金屬製補強管22、合成樹脂製支撐管23及活塞管10。於機構收容部20，收容有要將來自於馬達單元6的旋轉動力傳達至活塞管10用的動力傳達機構21。動力傳達機構21，具備蝸輪41、聯軸器42、離合器箱43、單向離合器44(以下簡稱離合器44)及制動單元45。

活塞單元7的補強管22形成為圓筒狀。補強管22的一端側以夾入在第1殼15及第2殼16之間的形態被支撐暨固定著。於補強管22內插入有圓筒形的支撐管23。於支撐管23的前端部安裝有合成樹脂製插塞24。於插塞24的外側，安裝有金屬製蓋25。於支撐管23內收容有形成圓筒狀的活塞管10和傳動軸26。於傳動軸26的左端安裝有軸承轉接器27。傳動軸26，其隔著軸承轉接器27安裝在軸承28。軸承28安裝在本體殼5內。傳動軸26由軸承28以旋轉自如的狀態支撐在本體殼5內。於傳動軸26安裝有墊片72及螺帽73以防止軸承轉接器27脫落。

於傳動軸26形成有外螺紋部26a。於外螺紋部26a安裝有螺母29。外螺紋部26a的長度形成為與以往的致動器相同長度。因此，線性致動器1就能夠發揮致動器以往相同的功能(背底部3的豎起暨躺下)。於螺母29的內側形成有與外螺紋部26a螺合的內螺紋部33。螺母29以進退自如的狀態螺合在傳動軸26的外螺紋部26a。

如第5圖所示，於螺母29以止轉狀態安裝有 合成樹脂製螺母轉接器30(以下簡稱轉接器30)。於轉接器30的環部31內圍形成有凹部31a。相對於此，於螺母29的外圍形成有凸部29a。藉由將凸部29a嵌合在凹部31a就能夠使轉接器30止轉固定在螺母29之圖中左端部。於轉接器30形成有朝軸方向突出的爪部32。於爪部32的前端設有朝徑方向內側突出的突起32a。相對於此，於活塞管10的端部形成有貫通孔10a。藉由將突起32a嵌合在貫通孔10a就能夠使螺母29透過轉接器30以止轉狀態連接於活塞管10。於爪部32的基部形成有嵌合槽38。嵌合槽38，其與形成在支撐管23內圍且朝軸方向延伸之未圖示的突條部39嵌合。藉由嵌合槽38和突條部39的嵌合，可使轉接器30以止轉狀態配置在支撐管23內且配置成朝軸方向移動自如。

如上述所示，本發明的線性致動器1，乃利用轉接器30來連結活塞管10和螺母29。因此，本發明的線性致動器1就和以往致動器使用螺絲和插銷構成鎖緊構造有所不同，可使螺絲等不會突出螺母的端面。其結果，能夠縮短螺母29和動力傳達機構21(蝸輪41等)之間的距離，能夠縮短裝置全體的長度。基於此，根據本發明的線性致動器1時就能夠在裝置小型化的同時維持活塞行程與以往裝置相同。

隨著傳動軸26的旋轉，螺母29和活塞管10就會成為一體朝軸方向移動。於此，當傳動軸26朝活塞管10伸長(前進)方向旋轉時稱為「正轉」。此外，當 傳動軸26朝活塞管10收縮(後退)方向旋轉時稱為「反轉」。基於此，當傳動軸26朝正轉方向旋轉時活塞管10就會伸長，當傳動軸26朝反轉方向旋轉時活塞管10就會縮短。

於本體殼5的側面，安裝有內藏馬達34的馬達單元6。馬達34的旋轉軸35插入在本體殼5的內部且延伸在機構收容部20內。旋轉軸35，其由設置在第1殼15的2個軸承(未圖示)以雙支承狀態支撐著。於旋轉軸35的外圍形成有蝸桿36。蝸桿36，其咬合在動力傳達機構21的蝸輪41。

第6圖為動力傳達機構21的構成立體分解圖。如以上所述，動力傳達機構21，其由蝸輪41、聯軸器42、離合器箱43、離合器44及制動單元45所構成。就動力傳達機構21而言，來自於蝸桿36的旋轉輸入是從蝸輪41經由聯軸器42傳達至傳動軸26。當傳動軸26正轉時活塞管10會被推出，使背底部3豎起。此時，動力傳達機構21內的離合器44是成為自由狀態(OFF狀態)。其結果，活塞管10就會在不受制動單元45的制動作用下前進。

另一方面，當傳動軸26反轉時活塞管10會內縮，使背底部3躺下。反轉時，其情況與正轉時有所不同，離合器44會成為上鎖狀態(ON狀態)。即，傳動軸26的旋轉會傳達至制動單元45內的構件，以致產生制動作用。其結果，活塞管10就會受到制動作用的同時後 退。利用該制動作用，就能夠在要使背底部3平躺時(活塞縮短時)防止該動作因背底部3的自重或使用者的體重(以下簡稱使用者的體重等)而增速。此外，還能夠在以關閉馬達34電源使背底部3停止在傾斜狀態時防止背底部3因使用者的體重等而倒下。

如第6圖所示，蝸輪41形成為有底圓筒形狀。蝸輪41的一端側開口成杯狀。於蝸輪41的另一端側形成有小齒輪46。小齒輪46是透過未圖示之減速齒輪等連接在旋轉檢測用的電位計感測器(未圖示)。蝸輪41的開口端側是成為圓筒孔狀的聯軸器嵌合部47。於聯軸器嵌合部47的內圍部形成有沿著圓周方向等分形成為複數個的嵌合凹部48。於聯軸器嵌合部47，以插入狀態安裝有金屬製(例如鐵系燒結合金)聯軸器42。於聯軸器42內收容有離合器箱43和離合器44。

於線性致動器1，是採用蝸輪41形狀為杯狀於其內部收容有離合器44等的構造。利用該構造，使線性致動器1相較於在軸方向直列配置有蝸輪41和離合器44之如第10圖所示的先前致動器，其裝置全體的長度能夠縮短。基於此，與上述相同，使線性致動器1能夠在裝置小型化的同時確保活塞行程。

聯軸器42也是形成為有底圓筒形狀。於聯軸器42的外圍部形成有沿著圓周方向等分形成為複數個的嵌合凸部49。嵌合凸部49和嵌合凹部48是構成為能沿著軸方向插入嵌合，當將聯軸器42安裝在聯軸器嵌合部 47時，嵌合凸部49和嵌合凹部48就會嵌合。藉由嵌合凸部49和嵌合凹部48的嵌合，使聯軸器42以止轉狀態安裝在蝸輪41。

於聯軸器42的內圍側形成有突出的輪轂部51。於輪轂部51形成有貫通軸方向的傳動軸孔52。於傳動軸孔52的內圍面形成有細齒53。如第4圖所示，於傳動軸26的左端側外圍也形成有細齒54。聯軸器42，其以該兩細齒53、54為咬合的狀態下安裝在傳動軸26。利用細齒53、54的咬合使聯軸器42以止轉狀態安裝在傳動軸26。其結果，可使蝸輪41經由聯軸器42形成為與傳動軸26一體化。

就本發明的線性致動器1而言，金屬製聯軸器42內藏配置在蝸輪41和傳動軸26之間，經由聯軸器42使蝸輪的旋轉力傳達至傳動軸26。因此，利用聯軸器42就能夠確保蝸輪41的強度，蝸輪41的厚度(軸方向長)就能夠形成為較薄。就先前的致動器而言，合成樹脂製蝸輪和金屬製傳動軸是以細齒結合著，因此為了確保結合強度，結合部需要形成為較長。相對於此，本發明的線性致動器1中，是將都為金屬製的聯軸器42和傳動軸26以細齒結合，因此與先前相比能夠使結合部的長度縮短，其結果就能夠縮短裝置全體的長度。基於此，本發明的線性致動器1，就能夠在裝置小型化的同時還能夠確保活塞行程。

此外，藉由將聯軸器42配置在蝸輪41內， 可使蝸輪41之齒部41a的內側由金屬構件加以補強。因此，蝸輪41的外徑即使不大還是能夠確保齒部41a的強度，以致蝸輪41就能夠小徑化，能夠使裝置的厚度形成為較薄。床用的線性致動器，通常是配置在床下，因此對應床的低床化需求該裝置也需要薄型化。根據本發明的線性致動器1時就能夠應對上述床的低床化的需求。

再加上，先前的致動器，其使用全體由合成樹脂形成的蝸輪，因此當軸方向長縮短時除了蝸輪和傳動軸的結合強度會下降外，齒輪齒的彼此咬合也會造成蝸輪歪斜，恐怕會導致彼此咬合變淺。當彼此咬合變淺時，於動作時就會有產生怪異聲音或齒部磨損變大等問題產生。該問題，就線性致動器1而言，由於金屬構件配置在內側，因此蝸輪就不易歪斜，蝸桿36和蝸輪41之間的咬合也就會穩定。基於此，根據本發明的線性致動器1時，能夠抑制動作時的怪異聲音及異常磨損，能夠提昇床的使用感及提昇致動器的耐久性。

於聯軸器42的內筒部55，插入有金屬製(例如壓鑄鋁製)的離合器箱43。離合器箱43，其形成為兩端開口的圓筒形狀。於離合器箱43的一端側，形成有擴徑成凸緣狀的環部56。於環部56的外圍，朝徑方向外側突出形成有突起部57。突起部57，其與設置在第1殼15之未圖示的卡止部(凹部)卡合，該突起部57，其以止轉狀態配置在第1殼15。於離合器箱43的內側，壓入固定有離合器44的外圍(外輪側)。對於離合器44，是使 用具備有複數支輥(未圖示)的單向離合器。離合器44，其被設定成於內外輪間只傳達一方向的旋轉至另一方，當傳動軸26正轉時其為自由狀態，當傳動軸26反轉時其為上鎖狀態。

於離合器44的內圍側(內輪側)，插入有設置在制動單元45之制動盤架61的圓筒部62。圓筒部62，其與聯軸器42的輪轂部51一起成為配置在離合器內輪和傳動軸26之間的間設構件。離合器44，其隔著輪轂部51和圓筒部62配置在傳動軸26上。就線性致動器1而言，藉由調整輪轂部51或圓筒部62的徑就能夠變更離合器44的尺寸，能夠根據期望的上鎖力選擇離合器44。

制動單元45，其由金屬製制動盤架61和合成樹脂製(例如聚醯胺)制動盤63及金屬製制動墊片64a、64b(2片)所構成。於制動墊片64a、64b的軸孔65a、65b形成有細齒66。細齒66咬合於傳動軸26的細齒54。利用細齒66、54的咬合，使制動墊片64a、64b以止轉狀態安裝在傳動軸26。制動墊片64a、64b，其以夾著制動盤63的狀態配置在制動盤63的軸方向兩側。

制動盤架61形成為兩端開口的圓筒形狀。在制動盤架61的一端側形成有凸緣部67。並於凸緣部67，沿著軸方向突設有等分成4個的凸部68。凸部68之間就成為盤架凹部69。於盤架凹部69嵌合有形成在制動盤63外圍的盤凸部70(4個)。利用凹部69和凸部70的嵌合，使制動盤63和制動盤架61成為一體旋轉。於制動盤 63的兩端面形成有凹凸形狀的壓接部71。壓接部71以可滑接的狀態和制動墊片64a、64b壓接。於制動墊片64a、64b和壓接部71之間塗敷有潤滑劑同時兼為防止不同種類材料滑接時怪異聲音的產生。

制動單元45，其被設定成當傳動軸26正轉時離合器44為自由狀態。於制動單元45，其制動墊片64a、64b會與傳動軸26一起旋轉。當制動墊片64a、64b旋轉時，於壓接部71產生的摩擦力會使制動盤63也連帶轉動。制動盤63和制動盤架61，乃利用盤凸部70和盤架凹部69的嵌合成為一體旋轉。此時，由於制動單元45被設定成當傳動軸正轉時離合器為自由狀態，因此制動盤架61就會於離合器44內成為空轉狀態。即，制動盤架61的旋轉並不會傳達至離合器箱43側，制動單元45全體會在離合器箱43內空轉。基於此，當傳動軸26正轉時，制動盤架61和制動盤63會正轉，與此同時制動墊片64a、64b及軸承內輪28a也會正轉，因此制動單元45就不產生制動作用。

相對於此，當傳動軸26反轉時，離合器44會成為上鎖狀態。即，制動盤架61的旋轉會傳達至離合器箱43側，以致離合器箱43想要旋轉。不過，如上述所示，離合器箱43乃以止轉狀態配置在第1殼15內，因此離合器箱43本身並不會旋轉。即，相對於傳動軸26的旋轉，經由離合器44傳達有旋轉力的離合器箱43為非旋轉狀態。因此，利用摩擦力形成為結合的制動盤63和制動 墊片64a、64b之間就會產生滑動，由壓接部71的摩擦力產生旋轉阻力。即，當傳動軸26反轉時，制動盤架61和制動盤63會成為非旋轉狀態的另一方面，制動墊片64a、64b及軸承內輪28a會反轉。基於此，於反轉時，乃利用壓接部71的摩擦力，使制動單元45產生制動作用(制動力)。

另，於線性致動器1中，傳動軸26和離合器44並非直線結合，於離合器44的內側配置有制動盤架61。於制動盤架61的內側配置有聯軸器42的輪轂部51。於聯軸器42的輪轂部51的內側配置有傳動軸26。一般而言，單向離合器其離合器徑愈大則上鎖力愈大。基於此，如先前的致動器所示，當離合器要直接安裝在傳動軸時，離合器徑就需變小，恐怕會造成上鎖力不足。相對於此，根據本發明的線性致動器1時，由於在傳動軸26和離合器44之間存在有其他的間設構件，因此就與離合器徑無關，使離合器44的尺寸能夠有所調整。基於此，就能夠配合期望的上鎖力選擇離合器44，使設計自由度加大的同時還能夠提昇製品可靠性。

其次，針對本發明之線性致動器1的動作進行說明。就線性致動器1而言，當操作者按壓要讓背底部3豎起的操作鈕時，馬達34會正轉。馬達34的旋轉會從蝸桿36傳達至蝸輪41、聯軸器42，使傳動軸26朝正方向旋轉。當傳動軸26正轉時螺母29會前進，使連結在螺母29的活塞管10逐漸被推出。隨著活塞管10的前進， 背底部3會如第1(b)圖所示成為豎起狀態。另，於正轉時，由於離合器44會成為自由狀態，因此就只有傳動軸26正轉，並不產生制動單元45的制動作用。

此外，傳動軸26的正轉會從小齒輪46傳達至旋轉檢測用的電位計感測器。電位計感測器會輸出傳動軸26旋轉角度所對應的電壓值，將電壓值傳送至該床2動作控制用的控制器(未圖示)。當控制器檢測出對應指定上限位置的電位計電壓時，就會使馬達34自動停止。

當馬達34停止時，背底部3的載重(使用者的體重等)會作用在活塞管10，對螺母29也施加有使其後退方向的力。該後退方向的力，就是要讓傳動軸26反轉的力，傳動軸26乃由背底部3的載重使其反轉。另一方面，當傳動軸26反轉時，離合器44會成為上鎖狀態，制動單元45會產生制動作用。即，相對於制動盤63，制動墊片64a、64b會在承受載重的狀態下旋轉，由壓接部71的摩擦力產生制動力。如此一來，傳動軸26的反轉就會被阻止，背底部3就會在承受有載重的狀態下靜止暨保持姿勢。

於此，就線性致動器1而言，如第4圖、第5圖所示，軸承28配置在螺帽73和制動墊片64a之間。此外，由於使用軸承轉接器27，因此對於軸承28也就使用還可承受傳動軸26之軸向力載重的大尺寸深溝槽球軸承。基於此，於本發明的線性致動器1中，施加在傳動軸26之軸方向的力就能夠由軸承28的內輪28a承接。即， 就線性致動器1而言，施加在傳動軸26之軸方向的力會從傳動軸26的段部26b傳達至聯軸器42、制動墊片64b、制動盤63、制動墊片64a，接著，傳達至軸承28的內輪28a。其結果，就線性致動器1而言，可廢除先前致動器所使用的載重承接用底盤，能夠以該底盤厚度量縮短裝置全體的長度。

此外，構造上，與傳動軸26一起旋轉的是軸承28的內輪28a，外輪28b並不旋轉。基於此，也就能夠防止第1殼15和軸承外輪28b滑動所產生的怪異聲音。就先前致動器而言，為了防止軸承外輪所伴隨產生的怪異聲音，在軸承外輪和本體殼之間塗敷有潤滑劑。然而，本提案的致動器，由於軸承28的外輪28b並不旋轉，因此在軸承外輪28b和本體殼5之間就不需要塗敷潤滑劑，且還可抑制怪異聲音產生。

另一方面，當操作者按壓要讓背底部3躺下的操作鈕時，馬達34會反轉。馬達34旋轉的傳達與上述所示相同，傳動軸26會反轉。當傳動軸26反轉時，螺母29會後退，活塞管10會逐漸內縮。隨著活塞管10的後退，背底部3會如第1(a)圖所示成為躺下狀態。傳動軸26的反轉也會從小齒輪46傳達至旋轉檢測用的電位計感測器，檢測出活塞管10的位置。當控制器檢測出對應指定下限位置的電位計電壓時，或者，檢測出對應指定上限位置的電位計電壓時，就會使馬達34自動停止。

反轉動作時，離合器44會成為上鎖狀態，傳 動軸26的旋轉會傳達至離合器箱43側。如上述所示，反轉動作時於制動單元45，在壓接部71會產生滑動，其摩擦力會產生制動力。不過，該制動力被設定成要比馬達34之傳動軸26的驅動力還小。傳動軸26會在承接有制動單元45之制動力的同時反轉。接著，與活塞管10縮短的同時背底部3會逐漸躺下。背底部3躺下時，由於在傳動軸26作用有上述的制動力，因此就能夠防止使用者之體重等造成躺下動作增速，也就能夠確保操作的安全性。

如以上所述，線性致動器1，其形成為各構件間之距離(致動器之構造部的長度)縮短的構造，因此不需縮短活塞行程就能夠縮短致動器全體的長度。基於此，與上述相同，裝置能夠小型化的同時，還能夠確保活塞行程。此外，由於各功能零件本身並沒有變小，因此零件強度也不會降低，致動器的推力亦不會降低。基於此，能夠使裝置小型化的同時，還能夠確保有與先前致動器相同的功能。再加上，隨著裝置小型化，該線性致動器1要安裝在床時的安裝配置自由度也就提昇。

〔實施形態2〕

其次，針對本發明之實施形態2的線性致動器81進行說明。線性致動器81也和實施形態1之線性致動器1相同屬於使用電動馬達之進給螺桿式的致動器。線性致動器81，其做為床2之背底部3豎起暨躺下用的驅動源使用，安裝在床2的框架4。當傳動軸26正轉時， 活塞管10會被推出使背底部3豎起，當傳動軸26反轉時，活塞管10會內縮使背底部3躺下。另，就線性致動器81而言，動力傳達機構82以外的馬達單元6及活塞單元7是形成為與實施形態1之線性致動器1相同的構成。基於此，對於和實施形態1相同的構件、部份是標示同一符號省略其說明。

第7圖為本發明實施形態2之線性致動器81的要部剖面圖第8圖為表示線性致動器81之動力傳達機構82的構成立體分解圖，第9圖為表示組裝有動力傳達機構82之部份裝配狀態的構成說明圖。於線性致動器81，乃省略實施形態1之線性致動器1的離合器箱43，使聯軸器83由軸承84支撐成旋轉自如。動力傳達機構82，其可組裝成如第9圖所示的部份裝配狀態。就線性致動器81而言，藉由將該部份裝配組裝在傳動軸26就可完成致動器。因此，線性致動器81組裝容易，能夠削減製品的組裝工數。

如第7圖、第8圖所示，線性致動器81的蝸輪85也形成為有底圓筒形狀。蝸輪85以合成樹脂形成，其與蝸桿36咬合著。蝸輪85的一端側開口成杯狀。蝸輪85的內部為聯軸器嵌合部86。於蝸輪85的另一端側形成有小齒輪46。於聯軸器嵌合部86，以止轉狀態插入有金屬製聯軸器83。

於聯軸器83設有軸孔87。於軸孔87形成有細齒88。細齒88咬合於傳動軸26的細齒54。利用細齒 88、54的咬合，使聯軸器83以止動狀態安裝在傳動軸26。於聯軸器83的一端側，沿著軸方向突設有圓筒狀的輪轂部92。輪轂部92的外圍嵌插在軸承84內。軸承84固定在本體殼5。聯軸器83和蝸輪85，乃由軸承84支撐在本體殼5內且支撐成旋轉自如。於輪轂部92的內部壓入固定有離合器44的外圍側。實施形態2的離合器44設定亦是相同，當傳動軸26為正轉時離合器44為自由狀態，當傳動軸26為反轉時離合器44為上鎖狀態。

於離合器44，安裝有金屬製制動盤架91。制動盤架91，由圓筒狀輪轂部92和凸緣狀盤部93所構成。於離合器44的內圍側，插入有輪轂部92。制動盤架91，其成為配置在離合器內輪和傳動軸26之間的間設構件。離合器44，其隔著制動盤架91配置在傳動軸26上。就線性致動器81而言，藉由調整輪轂部92的徑就能夠變更離合器44的尺寸，能夠根據期望的上鎖力選擇離合器44。

於盤部93，安裝有合成樹脂製制動盤94。於盤部93設有制動盤安裝孔95。相對於此，於制動盤94設有突起96。藉由將突起96嵌合在制動盤安裝孔95，就可使制動盤94以止轉狀態固定在制動盤架91。

制動盤94，其與金屬製制動墊片97抵接著。制動墊片97固定在本體殼5。於制動盤94的端面，形成有凹凸形狀的壓接部98。壓接部98以可滑接的狀態和制動墊片97壓接。於制動墊片97和壓接部98之間塗敷有 潤滑劑。

另，就線性致動器而言，於制動器、螺母、蝸輪分別塗敷有潤滑劑。塗敷在制動器的潤滑劑和塗敷在螺母的潤滑劑屬於同一潤滑劑，但塗敷在制動器的潤滑劑和塗敷在蝸輪的潤滑劑則為不同的潤滑劑。於軸承及離合器也封入有潤滑劑。塗敷或封入在各零件的潤滑劑，乃使用分別適合於各零件材質的潤滑劑。即，通常，針對各部位使用不同的潤滑劑。然而，於先前的致動器，因各部位的關聯並沒有切斷，所以該等的潤滑劑會經由傳動軸等形成混合在一起，恐怕會導致潤滑劑的性能降低。相對於此，於線性致動器81，軸承和離合器、制動器之間，因有構件存在所以就成為關聯切斷的構造。基於此，就能夠抑制各部位的潤滑劑混合在一起，能夠提昇製品可靠性。

線性致動器81的動作，同樣地當操作者按壓要讓背底部3豎起的操作鈕時，馬達34會正轉。馬達34的旋轉會從蝸桿36傳達至蝸輪85、聯軸器83，使傳動軸26朝正方向旋轉。當傳動軸26正轉時螺母29會前進，使活塞管10被推出，使背底部3成為豎起狀態。於正轉時，離合器44會成為自由狀態，因此聯軸器83的旋轉不會傳達至制動盤架91，只有傳動軸26會正轉。基於此，制動盤94會成為非旋轉狀態，其與制動墊片97並不滑接且不產生制動作用。

當馬達34停止時，於線性致動器81，其情況和上述相同，會作用有要使傳動軸26反轉的力。當傳動 軸26反轉時，離合器44會成為上鎖狀態，制動盤架91和制動盤94會旋轉。制動盤94會以和制動墊片97壓接的狀態旋轉，由壓接部98和制動墊片97之間的摩擦力產生制動力。如此一來，傳動軸26的反轉就會受阻，使背底部3於承受有載重的狀態下靜止暨保持姿勢。另，就線性致動器81而言，其使用要比實施形態1之線性致動器1還大徑的制動盤94和制動墊片97，因此能夠獲得要比實施形態1之該情況時還大的制動力。

另一方面，當操作者按壓要讓背底部3躺下的操作鈕時，馬達34會反轉。當馬達34的反轉使傳動軸26反轉時，螺母29會後退，活塞管10會內縮，使背底部3成為躺下狀態。反轉動作時，離合器44會成為上鎖狀態，在制動盤94和制動墊片97之間就會產生制動力。傳動軸26，其會在承受該制動力的同時反轉，活塞管10會縮短使背底部3躺下。於該形態時，同樣地於傳動軸26會作用有上述的制動力，因此就可抑制使用者的體重等所造成的增速。

本發明並不限於上述實施形態，只要不脫離本發明主旨範圍理所當然可加以各種變更。

例如：床2，其構成並不限於利用線性致動器1、81之活塞管10的伸長使背底部3豎起之所謂推起方式的構成，也可以是利用活塞管10的縮短使背底部3豎起之所謂拉起方式的構成。再加上，於上述實施形態中，乃針對線性致動器1、81使用在背底部3的驅動時進行了說明， 但線性致動器1、81也可使用在膝底部的驅動。此外，線性致動器1、81也可做為床底部之高度調整使用。

〔產業上之可利用性〕

於上述實施形態中，是以本發明的線性致動器使用在醫療暨看護用床的動作部為例示，但本發明線性致動器的應用對象並不限於床，還可廣泛應用在其他的醫療用機器或汽車、家庭電器製品等具有動作部位的各種機械暨裝置。

1‧‧‧線性致動器

2‧‧‧醫療暨看護床

3‧‧‧背底部

4‧‧‧框架

5‧‧‧本體殼

7‧‧‧活塞單元

8‧‧‧U形環

9‧‧‧致動器支撐軸

10‧‧‧活塞管

11‧‧‧連桿

12‧‧‧連桿連接軸

Claims (6)

1. 一種線性致動器，構成為具備：具有外螺紋部的傳動軸；使馬達的旋轉減速後傳達至該傳動軸的蝸桿及蝸輪；螺合於上述外螺紋部，利用上述傳動軸的正轉或反轉而形成進退的螺母；及固定在該螺母藉此對殼形成進退的活塞管，上述線性致動器，其特徵為，具有：固定在上述傳動軸，於上述蝸輪的徑方向內側對該蝸輪成止轉狀態配置的聯軸器；配置在上述聯軸器的徑方向內側，於內外輪間只將一方的一方向旋轉傳達至另一方的單向離合器；及連接在上述單向離合器，當上述活塞管為伸長之上述傳動軸的正轉動作時對上述傳動軸的旋轉不施以制動力，當上述活塞管為收縮之上述傳動軸的反轉動作時對上述傳動軸的旋轉施以制動力的制動單元。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的線性致動器，其中，於上述單向離合器的內輪和上述傳動軸之間設有間設構件，使上述單向離合器隔著上述間設構件配置在上述傳動軸上。
3. 如申請專利範圍第2項所記載的線性致動器，其中，上述線性致動器，又具備有：配置在上述聯軸器之徑方向內側，且以止轉狀態固定在上述線性致動器之殼的同時，於其徑方向內側固定有上述單向離合器之外輪側的離合器箱，並且，具備有做為上述間設構件，固定在上述單 向離合器之內輪側的制動盤架，上述制動單元，具備：上述制動盤架；以止轉狀態配置在上述制動盤架的制動盤；及固定在上述傳動軸，且以從軸方向接觸上述制動盤之形態配置的制動墊片，於上述正轉動作時，上述單向離合器會成為自由狀態，上述制動盤架會在上述單向離合器內形成正轉，並且上述制動盤架和上述制動盤及上述制動墊片會成為一體旋轉，藉此使上述傳動軸在沒有來自於上述制動單元之制動力施加的情況下正轉，於上述反轉動作時，上述單向離合器會成為上鎖狀態，上述制動盤架會在上述單向離合器內承接反轉方向之旋轉力的同時止轉，上述制動墊片會接觸上述制動盤的同時朝反轉方向旋轉，藉此使上述傳動軸施加有來自於上述制動單元的制動力。
4. 如申請專利範圍第2項所記載的線性致動器，其中，上述單向離合器，其外輪側固定在上述聯軸器，並且在其內輪側安裝有做為上述間設構件的制動盤架，上述制動單元，具備：上述制動盤架；以止轉狀態配置在上述制動盤架的制動盤；及固定在上述線性致動器之殼，且以從軸方向接觸上述制動盤之形態配置的制動墊片， 於上述正轉動作時，上述單向離合器會成為自由狀態，上述聯軸器的旋轉並不會傳達至上述制動盤架，上述制動盤架也就不會旋轉只有上述傳動軸會正轉，藉此使上述傳動軸在沒有來自於上述制動單元之制動力施加的情況下正轉，於上述反轉動作時，上述單向離合器會成為上鎖狀態，上述聯軸器的旋轉會傳達至上述制動盤架及上述制動盤，上述制動盤會接觸上述制動墊片的同時朝反轉方向旋轉，藉此使上述傳動軸施加有來自於上述制動單元的制動力。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所記載的線性致動器，其中，上述線性致動器，又具有以止轉狀態安裝在上述螺母的螺母轉接器，該螺母轉接器以止轉狀態安裝在上述活塞管，並且於安裝在上述殼且收容有上述活塞管的支撐管內止轉，上述活塞管，會隨著上述傳動軸的旋轉形成與上述螺母及上述螺母轉接器一起朝軸方向移動。
6. 如申請專利範圍第5項所記載的線性致動器，其中，上述螺母轉接器，具有：具備凹部可和突出設置在上述螺母外圍之凸部嵌合的環部；從上述轉接器環沿著軸方向突出設置的爪部；及 形成在上述爪部，與形成在上述活塞管之貫通孔嵌合的突起。