WO2009147773A1

WO2009147773A1 - 防水ブーツ構造

Info

Publication number: WO2009147773A1
Application number: PCT/JP2009/001300
Authority: WO
Inventors: 伊藤義典; 波多野健太; 三宅俊彦
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2009-12-10
Also published as: JP2011163353A

Abstract

　直線移動するシャフト１３を覆い、このシャフト１３の先端部とシャフト１３を支持するアクチュエータ１側のボス部材１４との間にゴム状弾性材からなる蛇腹状のブーツ３１を設けてなる防水ブーツ構造において、前記ブーツ３１と前記シャフト１３との間を密閉し、かつ前記ブーツ３１の山部３４の厚さを他の部分より厚くしてなる。

Description

防水ブーツ構造

　この発明は、アクチュエータにおける直線駆動するシャフト（駆動軸）を防水するブーツ構造に関する。

　シャフトが直線移動する直動式アクチュエータは、例えばモータ部分における回転軸の回転をシャフトの直線移動に変換する構造になっている。このような直動式アクチュエータにおいては、シャフトにほこりが付着してモータ内に侵入するのを防止するため、シャフトの回りにはゴム状弾性材製で蛇腹状のブーツが設けられている。シャフトの直線移動に伴って蛇腹状のブーツは伸縮する。

　図４には、このようなアクチュエータのブーツ部分の構造を示す。この図に示すように、直線駆動するシャフト１０１の回りにゴム状弾性材製のブーツ１０２が設けられる。ブーツ１０２の先端部１０２ａは、シャフト１０１の先端部分に留められている。図示はされていないが、ブーツ１０２の後端部分は、シャフト１０１を直線運動可能に支持するアクチュエータ側に留められている。

　このようなブーツ構造においては、ブーツ１０２の伸縮時にブーツ１０２内の体積が変化し、それに伴ってブーツ１０２が大きく変形するのを防止するために、ブーツ１０２内と外気とを連通させるための呼吸穴１０３が設けられている。呼吸穴１０３は、例えばシャフト１０１におけるブーツ先端部分の取付部に溝を設けることにより形成される。呼吸穴１０３を設けることによりブーツ１０２の大きな変形は抑制され、伸縮により繰り返し変形されるブーツ１０２の劣化等は抑制される。なお、ゴム弾性材製の膜の一例は特許文献１に記載され、ゴム弾性材製のブーツの一例は特許文献２に記載されている。

特開昭６２－２９２９６５号公報特開２００４－９０８２１号公報

　このような直動式のアクチュエータは、例えば自動車における排気ガス量の調整バルブの駆動手段として使われるように、水中以外の場所で使用される。しかし、直動式のアクチュエータは水中で使用することも求められる。しかし、図４に示すようなブーツ構造のアクチュエータを水中で使用すると、ブーツ１０２の伸縮により呼吸穴１０３から水が浸入し、水は更にモータに浸入し、モータを動作不能としてしまう。

　このようなブーツ構造を水中で適用できるようにするためには、ブーツ１０２を完全密封する必要がある。しかし、完全密封にするとブーツ１０２の伸縮によりブーツ１０２に負圧がかかって図４中Ｆで示す力が発生し、ブーツ１０２が内側のシャフト１０１に張り付く現象が発生する。負圧に耐えられるように膜厚を厚くするとブーツ１０２の形状が大きくなり、アクチュエータ全体が大型化してしまう。また、ブーツ１０２が大きくなると、ブーツ１０２自体がフリクションとなりシャフト１０１のスムーズな動作に影響を与えてしまう。

　この発明は、直動式のアクチュエータにおけるシャフトのブーツ構造の上述のような問題を解決し、ブーツ構造を密封構造とし、しかも形状の大型化を抑えることができ、シャフトの動作にも支障を来たすことのない構造を提供することを目的とする。

　この発明は、直線駆動するシャフトを覆い、このシャフトの先端部とシャフトを支持するアクチュエータ側の固定部との間にゴム状弾性材からなる蛇腹状のブーツを設けてなるブーツ構造において、前記ブーツと前記シャフトとの間を密閉し、かつ前記ブーツの山部又は谷部の少なくとも一方の先端部の厚さを他の部分より厚くしたものである。

　この発明に係る防水ブーツ構造によれば、ブーツのアクチュエータ側固定部及びシャフト側への取付部を密封構造としたので、ブーツ内ひいてはモータ内に水が浸入することはない。また、シャフトの伸縮によってもブーツが大きく変形することはなく、ブーツの変形による劣化等を抑制することができる。更に、ブーツの形状の大型化を抑えることができ、ブーツがシャフトの動作に支障を来たすこともない。

本発明の実施の形態１に係る防水ブーツ構造を備えたアクチュエータの断面図である。図１における防水ブーツ構造部分の拡大断面図である。図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。従来のブーツ構造の一例の断面図である。

　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、実施の形態１に係る防水ブーツ構造を備えたアクチュエータの断面図であり、図２は、その部分拡大図である防水ブーツ構造の断面図であり、図３は、そのＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図である。

　アクチュエータ１は、モータ部２と制御部（回路部）３とから構成される。モータ部２は、筒状の枠体４内にステータ（固定子）５とロータ（回転子）６とを組み付けてなる。ステータ５は、枠体４の内面に固定的に設けられており、コア７とコイル８とからなる。枠体４の内側の中央部には、固定子５と対面するように周面にマグネット９を備えたロータ６が軸受１０を介して回転自在に支持されている。ロータ６の内側にはねじ機構（めねじとおねじ）１１を介して、ねじ軸１２が支持されている。ねじ軸１２の先端部には、直線駆動される駆動軸であるシャフト１３が後端部で結合されている。シャフト１３は、その横断面が図３に表れているように平坦な平行面１３ａを有する形状となっている。

　枠体４の端部には、アクチュエータ１側の固定部としてボス部材１４が設けられており、前記シャフト１３はボス部材１４を貫通して延びている。ボス部材１４の先端部内側には、軸受１５が設けられており、シャフト１３の直線運動をガイドするようになっている。シャフト１３の先端にはジョイント１６が結合されている。このジョイント１６を介して駆動の対象物、例えば弁の作動軸が連結される。なお、ボス部材１４の端部には、外側に凸状となっているフック部１４ａが形成されている。

　制御部３は、ケース２１の内側に回路基板２２を保持してなる。ケース２１は、モータ部２の枠体４の端部に一体的に結合される。モータ部２のコイル８と回路基板２２側とは、ケース２１と枠体４が結合されることによりモータ端子線２３により接続される。ケース２１には、外部接続コネクタ２４が形成されており、外部接続コネクタ２４内の端子線２５は回路基板２２に接続されている。端子線２５に外部ケーブルを接続することにより、回路基板２２に電流が供給され、回路基板２２に対し信号の送受信がなされる。電流は、モータ端子線２３を経てモータ部２のコイル８にも供給される。

　シャフト１３の回りにはゴム状弾性材製で蛇腹状のブーツ３１が設けられている。ブーツ３１の基端部（図中の上端部）３２は、ボス部材１４の端部のフック部１４ａに気密に留められる。ブーツ３１の円筒状の先端部（図中の下端部）３３は、シャフト１３に嵌めこまれて気密に留められる。シャフト１３の先端側には段部１３ｂが形成されており、ここにブーツ３１の先端部３３が押し当てられて留められる。

　ブーツ３１は蛇腹状、つまり山部及び谷部を繰り返す形状となっているが、その山部３４の厚さｔ１は、他の部分である谷部３５、及び山部３４と谷部３５とをつなぐ斜面部３６との厚さｔ２、ｔ３より厚くしてある。つまり、ブーツ３１は、山部３４の強度が高められている。例えば、山部３４の厚さｔ１は、例えば谷部３５、斜面部３６の厚さｔ２、ｔ３の１．５～２．０倍の厚さとなっている。山部３４の厚さが他の部分の１．５倍あれば所望の強度が得られる。山部の厚さが他の部分の２．０倍より大きいと、重量の増加の割りに強度は増大せず、シャフト１３のスムーズな作動に悪影響を与えるおそれもある。なお、山部３４の厚さが、他の部分の１．５～２．０倍あれば、たとえ製造上寸法のばらつきがあったとしても確実に山部３４の強度を高めることができる。ブーツ３１を厚くする場合には、局所的に厚くする必要はなく、例えば山部３４を厚くする場合には、山部３４を厚くし、斜面部３６にかけてなだらかに厚さが薄くなるようにしてもよい。

　ブーツ３１における内径Ｄは、図４に示した従来のブーツの内径ｄより小さくなっている。つまり、ブーツ３１内の体積は、より小さくなるようにしてある。内径Ｄを小さくするのは、ブーツ３１内の体積を小さくするためであるので、その寸法は、ブーツ３１が伸縮したときにシャフト１３の周面にほぼ接触、つまり、近接、更には接触するほどとしてもよい。この実施の形態１では、谷部３５の先端（最内側部分）は、ブーツ３１の伸縮によりシャフト１３の周面に接触する。
　なお、ブーツ３１は、シャフト１３に取り付けたカップ状のカバー４１で覆われる。

　なお、ブーツ３１の組み付けは、ブーツ３１をシャフト１３に通し、先ず基端部３２をボス部材１４のフック部１４ａに引っ掛け、次いで、先端部３３をシャフト１３の段部１３ｂに押し当てることによりなされる。この後、シャフト１３の先端部のねじ部にカバー４１、ジョイント１６などが取り付けられる。

　このアクチュエータ１においては、モータ部２のコイル８に電流が供給されることによりステータ５に対しロータ６が回転され、ロータ６の回転によりねじ機構１１を介してシャフト１３が直線駆動される。シャフト１３が突き出されるとそれに伴って蛇腹状のブーツ３１は伸び、シャフト１３が戻されることによりブーツ３１は縮む。ブーツ３１の伸縮による体積変化により圧力差が生じ、ブーツ３１には、図２に示すように力Ｆが作用する。ブーツ３１の山部３４の厚さを厚くして強度を高めてあるので、このような力Ｆに対して耐力を示し、ブーツ３１の変形は抑制される。また、ブーツ３１の内径Ｄをできるだけ小さくし、ブーツ３１の伸縮による体積変化がより小さくなるようにしてあるので、力Ｆも小さくなり、ブーツ３１の変形は抑制される。

　この実施の形態１に係る防水ブーツ構造によれば、ブーツ３１の基端部３２及び先端部３３を気密にアクチュエータ１側及びシャフト１３に留めてあるので、このアクチュエータ１を水中で用いたとしても水の浸入は生じない。しかも、ブーツ３１の山部３４の厚さを他の部分より厚くして強度を高めてあるので、ブーツ３１の伸縮によっても変形は抑制され、ブーツ３１が繰り返しの変形により傷んでその寿命が縮まることはない。更に、ブーツ３１の内径Ｄを小さくしてブーツ３１内の体積を極力小さくなるようにしてあるので、ブーツ３１の変形は抑えられ、この面でもブーツ３１の寿命の短縮を抑えることができる。

　上記実施の形態１では、ブーツ３１の山部３４の厚さだけを厚くしているが、谷部３５のみを厚くして強度を高めるようにしてもよい。また、山部３４及び谷部３５の双方の厚さを厚くしてもよい。

　本発明に係る防水ブーツ構造は、シャフトが直線運動する電気制御式アクチュエータ、圧力式アクチュエータなど種々のアクチュエータに適用できる。

　以上のように、この発明に係る防水ブーツ構造は、ブーツを大型化することなくブーツ構造を密封構造とするために、直線駆動するシャフトを覆い、このシャフトの先端部とシャフトを支持するアクチュエータ側の固定部との間にゴム状弾性材からなる蛇腹状のブーツを設けてなるブーツ構造において、前記ブーツと前記シャフトとの間を密閉し、かつ前記ブーツの山部又は谷部の少なくとも一方の先端部の厚さを他の部分より厚くするよう構成したので、シャフトが直線駆動する直動式アクチュエータのシャフトの防水ブーツ構造などに用いるのに適している。

Claims

　直線駆動されるシャフトを覆うゴム状弾性材からなる蛇腹状のブーツを、前記シャフトの先端部と前記シャフトを支持するアクチュエータ側の固定部との間に設けてなる防水ブーツ構造において、前記ブーツと前記シャフトとの間を密閉し、かつ前記ブーツの山部又は谷部の少なくとも一方の先端部の厚さを他の部分より厚くしたことを特徴とする防水ブーツ構造。
　前記ブーツの山部又は谷部の少なくとも一方の厚さは他の部分より１．５～２．０倍の厚さとなっていることを特徴とする請求項１に記載の防水ブーツ構造。
　前記谷部の先端部が前記シャフトにほぼ接触することを特徴とする請求項１記載の防水ブーツ構造。