WO2012039260A1

WO2012039260A1 - リニアアクチュエータ

Info

Publication number: WO2012039260A1
Application number: PCT/JP2011/069944
Authority: WO
Inventors: 隆司柿内; 佐藤　浩介
Original assignee: カヤバ工業株式会社
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2012-03-29
Also published as: JP2012070465A; US9197113B2; EP2621067A4; EP2621067A1; EP2621067B1; US20130181548A1; JP5603724B2

Abstract

　リニアアクチュエータは、アウターチューブと、前記アウターチューブ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブと、を備える。リニアアクチュエータは、前記インナーチューブの軸心部に起立して前記インナーチューブとの間に環状空間を形成するロッドと、前記アウターチューブの内周に摺接して前記ロッドを軸方向に案内するロッドガイドと、前記ロッドに軸方向に並べて保持される複数の永久磁石と、前記アウターチューブに保持されて前記永久磁石に対向する複数のコイルと、前記アウターチューブと前記インナーチューブとによって形成される内部空間に充填される冷却液と、を備える。

Description

リニアアクチュエータ

　本発明は、リニアアクチュエータに関する。

　ＪＰ２００７－２７４８２０Ａは、有底筒状のチューブと、軸方向に並べて設けられる永久磁石を外周に保持する筒状のヨークと、チューブの内周に設けられた複数のコイルとを備えるリニアアクチュエータを提案している。このリニアアクチュエータは、チューブに対してヨークを軸方向に駆動するものである。

　ＪＰ２００７－２７４８２０Ａのリニアアクチュエータは、チューブの底部に設けられてヨーク内に進退可能なロッドと、ロッドの先端に設けられてヨークの内周に摺接する軸受と、ヨークの内周に設けられてロッドの外周に摺接する軸受とを備える。このように、ヨークの移動を二つの軸受で案内することによって、リニアアクチュエータの円滑な伸縮を実現している。

　ヨークの基端には、チューブの開口端を覆う有底円筒状の保護カバーが設けられる。保護カバーにおける開口端の内周には、チューブの外周に摺接するダストシールが設けられる。このダストシールは、塵，埃，水滴などの異物がリニアアクチュエータの内部へ進入することを防止する。このように、ＪＰ２００７－２７４８２０Ａのリニアアクチュエータでは、ダストシールによって内部が密閉されている。

　ＪＰ２００７－２７４８２０Ａのリニアアクチュエータでは、内部が密閉されているため、コイルが通電によって発熱したときに、熱が外部へ逃げにくい。リニアアクチュエータ内に熱がこもると、永久磁石が熱減磁して、リニアアクチュエータの推力が低下するおそれがある。

　本発明の目的は、リニアアクチュエータの内部にこもった熱による推力の低下を防止することである。

　以上の目的を達成するために、本発明のリニアアクチュエータは、アウターチューブと、前記アウターチューブ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブと、を備え、前記アウターチューブと前記インナーチューブとを軸方向に相対変位させる推力を発生する。リニアアクチュエータは、前記インナーチューブの軸心部に起立して前記インナーチューブとの間に環状空間を形成するロッドと、前記アウターチューブの内周に摺接して前記ロッドを軸方向に案内するロッドガイドと、前記ロッドに軸方向に並べて保持される複数の永久磁石と、前記アウターチューブに保持されて前記永久磁石に対向する複数のコイルと、前記アウターチューブと前記インナーチューブとによって形成される内部空間に充填される冷却液と、を備える。

　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の実施の形態によるリニアアクチュエータの縦断面図である。図２は、本発明の第一の実施の形態によるリニアアクチュエータの最伸長状態と最収縮状態とを示す縦断面図である。図３は、本発明の第二の実施の形態によるリニアアクチュエータの縦断面図である。図４は、本発明の第三の実施の形態によるリニアアクチュエータの縦断面図である。

　以下、図面を参照して、本発明の第一の実施の形態によるリニアアクチュエータ１について説明する。

　まず、図１及び図２を参照して、リニアアクチュエータ１の構成について説明する。

　リニアアクチュエータ１は、円筒状のアウターチューブ２と、有底円筒状に形成されて開口端部がアウターチューブ２に進退自在に挿入されるインナーチューブ３と、インナーチューブ３の底部３ａに基端が連結されるとともに先端がインナーチューブ３から突出するロッド４と、アウターチューブ２の内周に摺接してロッド４を軸方向に案内するロッドガイド５とを備える。リニアアクチュエータ１は、ロッド４の内部に保持される複数の永久磁石６ａを有する界磁６と、アウターチューブ２に保持されて界磁６の外周に対向するように配置される複数のコイル７と、内周にコイル７を保持して外周がアウターチューブ２に固定される円筒状のコイルホルダ１５とを備える。リニアアクチュエータ１は、コイル７を励磁することで生じる界磁６とコイル７との間の磁力によって、アウターチューブ２とインナーチューブ３とを軸方向に相対変位させる推力を発生するものである。

　なお、以下の説明では、アウターチューブ２とその関連部材については、インナーチューブ３が挿入される開口部側を先端、反対側を基端と称する。同様に、インナーチューブ３とその関連部材については、アウターチューブ２に挿入される開口部側を先端、反対側を基端と称する。

　以下、リニアアクチュエータ１の各構成部品について詳細に説明する。

　アウターチューブ２は、円筒状のベース部１１と、ベース部１１に連結される円筒状のインナー部１２とを有する。

　ベース部１１は、インナー部１２が挿入される先端の内周と比較して、ロッドガイド５が摺動する基端の内周の方が小径に形成される。ベース部１１は、ロッドガイド５が摺動自在に挿入されるガイド摺接部１１ａと、ガイド摺接部１１ａの軸方向に連設されてガイド摺接部１１ａよりも大径な嵌合部１１ｂとを有する。嵌合部１１ｂの先端の内周には、螺合部１１ｃが形成される。螺合部１１ｃには、インナー部１２が螺着される。

　インナー部１２は、嵌合部１１ｂの先端に螺着され、内周をインナーチューブ３が摺動するものである。インナー部１２は、インナーチューブ３が挿入される先端部の内周に形成される軸受装着部１２ｂとシール装着部１２ｃとを有する。シール装着部１２ｃは、軸受装着部１２ｂよりも先端側に形成される。軸受装着部１２ｂには、インナーチューブ３の外周に摺接する環状の第一軸受としての軸受１３が設けられる。シール装着部１２ｃには、インナーチューブ３の外周に摺接する環状のダイナミックシール１４が設けられる。

　インナー部１２の基端には、ベース部１１の内周の螺合部１１ｃに螺合する螺合部１２ａが形成される。インナー部１２は、螺合部１２ａが螺合部１１ｃに螺合することによってベース部１１と一体化される。

　コイル７は、軸方向に並べて複数配置され、コイルホルダ１５の内周に保持される。コイル７は、コイルホルダ１５を介してアウターチューブ２に保持される。コイル７は、ロッド４の外周を取り巻くように設けられ、ロッド４に設けられた永久磁石６ａに対向する。コイル７は、Ｕ相とＶ相とＷ相とがそれぞれ二つずつ、合計六個設けられる。コイル７は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の順に配置される。

　コイル７は、界磁６に対する電気角に基づいて通電位相の切換がなされるとともに、ＰＷＭ制御によって電流の大きさが調整される。これにより、リニアアクチュエータ１の推力の大きさと発生方向とが制御される。コイル７の数は、リニアアクチュエータ１が発生する推力や通電方式に適した数に設定される。

　また、アウターチューブ２とインナーチューブ３とを軸方向に相対変位させる外力が作用した場合には、コイル７への通電あるいはコイル７に発生する誘導起電力によって、外力による相対変位を抑制する力が発生する。これにより、リニアアクチュエータ１に付与される外力に起因する機器の振動や運動を減衰することができる。

　コイルホルダ１５は、内周にコイル７を保持する円筒状のコイル保持部１５ａと、コイル保持部１５ａの基端から軸方向に連設されるフランジ部１５ｂと、フランジ部１５ｂを軸方向に貫通する連通孔１５ｃとを備える。

　コイル保持部１５ａは、ロッド４とインナーチューブ３との間に形成される環状空間２１内に挿入される。

　フランジ部１５ｂには、ロッド４のストローク位置を検出する位置センサとしての磁気センサ１６が設けられる。磁気センサ１６は、永久磁石６ａの磁気を検出することで、コイル７に対する界磁６の相対位置を検出する。

　磁気センサ１６とコイル７とは、コイルホルダ１５に組み込まれてカートリッジ化されている。そのため、磁気センサ１６とコイル７とを、アウターチューブ２に容易に組み込むことができる。

　フランジ部１５ｂは、ベース部１１とインナー部１２との間に挟持されて、アウターチューブ２に固定される。具体的には、まず、フランジ部１５ｂを、ベース部１１の嵌合部１１ｂに嵌合させる。この状態で、ベース部１１の螺合部１１ｃにインナー部１２の螺合部１２ａを螺合させる。これにより、フランジ部１５ｂは、ベース部１１の段部１１ｄとインナー部１２の端部１２ｄとによって挟持される。

　インナーチューブ３は、開口部が形成される先端がアウターチューブ２に挿入され、アウターチューブ２に対して進退自在に設けられる。具体的には、インナーチューブ３は、アウターチューブ２におけるインナーチューブ３が挿入されるインナー部１２とコイルホルダ１５との間に形成された環状の空間に挿入されている。

　インナーチューブ３の先端の外周には、軸受装着部３ｃが形成される。軸受装着部３ｃには、アウターチューブ２の内周に摺接する第二軸受としての軸受１７が設けられる。インナーチューブ３は、軸受１３と軸受１７とを介して摺動自在にアウターチューブ２に挿入される。これにより、リニアアクチュエータ１に作用する横力による曲げモーメントは、アウターチューブ２とインナーチューブ３とが受けることとなる。

　インナーチューブ３における軸受１７近傍の側部には、インナーチューブ３とアウターチューブ２との間に形成される空隙２０と、インナーチューブ３の内部とを連通する連通孔３ｂが形成される。連通孔３ｂが設けられることによって、空隙２０が密閉されることが防止される。これにより、リニアアクチュエータ１の伸縮時に、空隙２０の圧力変動が生じてリニアアクチュエータ１の円滑な伸縮作動を阻害することが防止される。

　インナーチューブ３の基端の底部３ａには、ロッド４の基端が連結される。ロッド４の先端は、インナーチューブ３の先端の開口部から突出しており、アウターチューブ２のベース部１１におけるガイド摺接部１１ａに臨む。

　ロッド４は、インナーチューブ３の軸心部に起立して、インナーチューブ３との間に環状空間２１を形成する。ロッド４は、永久磁石６ａを内部に収容する円筒状の筒部４ａと、筒部４ａの一方の開口端を閉塞するプラグ４ｂと、筒部４ａの他方の開口端を閉塞するプラグ４ｃとを備える。プラグ４ｂは、インナーチューブ３の底部３ａに連結され、プラグ４ｃは、ロッドガイド５に連結される。

　筒部４ａ内には、軸方向に並べて配置される複数の棒状の永久磁石６ａが収容される。永久磁石６ａは、筒部４ａ内に収容されることで、ロッド４に保持される。本実施の形態では、永久磁石６ａは、その軸方向にＮ極とＳ極とが位置するように着磁される。隣り合う永久磁石６ａは、同極どうしが対向した状態でロッド４内に軸方向に並べて収容される。

　ロッド４は、コイルホルダ１５の内周を挿通する。これにより、永久磁石６ａが、コイルホルダ１５の内周に保持されたコイル７と対向することとなる。コイルホルダ１５は、インナーチューブ３とロッド４との間に形成される環状空間２１内に挿入されて、永久磁石６ａとコイル７とが対向するようになっている。ロッド４に取り付けられた永久磁石６ａは、コイル７に作用する磁界を発生させる。永久磁石６ａは、リニアアクチュエータ１における界磁６を構成する。

　筒部４ａを強磁性体材料で形成した場合には、筒部４ａ内に磁束が集中し、永久磁石６ａの外周における磁束に影響を及ぼすおそれがある。よって、筒部４ａは、非磁性体材料で形成される。また、永久磁石６ａは、ロッド４に六個設けられているが、リニアアクチュエータ１の駆動ができればよいため、複数個設けられればよい。

　本実施の形態においては、ロッド４は、内部が中空に形成されて、内部に永久磁石６ａを収容する構造となっている。これに限らず、ロッド４を円柱状に形成して、ロッド４の外周に環状の永久磁石６ａを装着するようにしてもよい。永久磁石６ａを環状に形成した場合には、軸方向にＮ極とＳ極とが位置するように形成するほか、内周と外周とに分極するように着磁してもよい。即ち、永久磁石６ａは、ロッド４の軸方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互に位置するように構成されていればよい。

　なお、本実施の形態では、隣り合う永久磁石６ａの間にそれぞれ円盤状のヨーク１８が介装される。このヨーク１８によって、ロッド４の外周に効率よく磁界を生じさせることができるようになっている。

　ロッド４の他端に設けられるプラグ４ｃに固定されるロッドガイド５は、円板状に形成される。ロッドガイド５は、ロッド４の先端に固定される。ロッドガイド５の外周には、アウターチューブ２のベース部１１におけるガイド摺接部１１ａの内周に摺接するダイナミックシール１９が装着される。ロッドガイド５は、ダイナミックシール１９を介してアウターチューブ２のガイド摺接部１１ａに摺動自在に挿入される。ロッド４は、ロッドガイド５によってガイドされ、アウターチューブ２に対して軸振れしないようになっている。

　ロッド４の基端に設けられるプラグ４ｂは、インナーチューブ３の底部３ａに連結される。インナーチューブ３は、アウターチューブ２に軸受１３と軸受１７とを介して径方向に位置決めされて、軸振れしないようになっている。よって、ロッド４は、アウターチューブ２およびインナーチューブ３に対して径方向に位置決めされて、両者に対して軸振れしないようになっている。

　また、コイル７は、アウターチューブ２に保持されて径方向に位置決めされている。よって、コイル７と界磁６とが互いに軸振れしないようになっている。したがって、リニアアクチュエータ１は、円滑に伸縮動作を行うことができる。

　アウターチューブ２とインナーチューブ３との間は、ダイナミックシール１４によってシールされている。アウターチューブ２とロッドガイド５との間は、ダイナミックシール１９によってシールされている。よって、リニアアクチュエータ１の内部は、ダイナミックシール１４とダイナミックシール１９とによって密閉状態とされている。アウターチューブ２とインナーチューブ３とによって形成されるリニアアクチュエータ１の内部空間には、気体と比較して熱伝導率が高い液体状の冷却液が充填される。

　図２（Ａ）に示すように、インナーチューブ３がアウターチューブ２内に進入する収縮工程においては、リニアアクチュエータ１は、インナーチューブ３の軸受装着部３ｃの先端がコイルホルダ１５におけるフランジ部１５ｂに当接するまでストロークする。このように、フランジ部１５ｂは、リニアアクチュエータ１のストロークを規制するストッパとしても機能している。

　一方、図２（Ｂ）に示すように、インナーチューブ３がアウターチューブ２内から退出する伸長工程においては、リニアアクチュエータ１は、インナーチューブ３の軸受装着部３ｃとアウターチューブ２の軸受装着部１２ｂとが当接するまでストロークする。

　なお、最伸長時のストロークを、ロッドガイド５とフランジ部１５ｂとを当接させることで規制するようにしてもよい。また、ストロークの規制時に当接する部材どうしの間にクッションなどを設けて、ストローク規制時の当接による衝撃を緩和してもよい。リニアアクチュエータ１の伸縮に伴い、ロッドガイド５は、アウターチューブ２のガイド摺接部１１ａの内周における摺動可能範囲を摺動する。

　図１に示すように、アウターチューブ２とインナーチューブ３との間の空隙２０は、連通孔３ｂを介してインナーチューブ３内と連通される。また、空隙２０は、インナーチューブ３とロッド４との間の環状空間２１、アウターチューブ２とコイルホルダ１５との間に形成される空間２２、及びアウターチューブ２とロッドガイド５とで形成される空間２３に連通している。

　つまり、リニアアクチュエータ１内に形成される空隙２０，環状空間２１，空間２２，及び空間２３は、互いに連通している。これらの空隙２０，環状空間２１，空間２２，及び空間２３における各々の内部容積は、リニアアクチュエータ１のストロークに応じて変化する。

　ここで、インナーチューブ３におけるアウターチューブ２と摺接する外周の断面積と、アウターチューブ２におけるロッドガイド５と摺接する内周の断面積とは同一に形成される。インナーチューブ３の外周の断面積は、インナーチューブ３の中心軸に垂直な断面におけるインナーチューブ３の外周の形状で囲われる円の面積を示している。アウターチューブ２の内周の断面積は、アウターチューブ２の中心軸に垂直な断面におけるアウターチューブ２の内周の形状で囲われる円の面積を示している。

　なお、本実施の形態の場合、アウターチューブ２の全長に無駄な長さが生じないように、ガイド摺接部１１ａの全長にわたってロッドガイド５の摺動可能範囲を形成しているが、リニアアクチュエータ１がストロークしてもロッドガイド５が摺接しない範囲を設けてもよい。この場合、ロッドガイド５が摺接しない範囲におけるアウターチューブ２の内周は、インナーチューブ３の外周と断面積が同一となるように形成する必要はない。

　リニアアクチュエータ１において、ロッド４が、図２（Ａ）に示す最収縮状態からストロークして図２（Ｂ）に示す最伸長状態へと変位すると、空隙２０の容積と空間２３の容積とがストロークに伴って徐々に減少し、それと同じ分だけ環状空間２１と空間２２との容積が増大する。

　具体的には、ロッド４が収縮状態から伸長すると、空隙２０の容積が減少する。この空隙２０の容積は、図２（Ａ）に示す減少分３１だけ減少する。この減少分３１は、図２（Ｂ）において空間２２の容積が増大した分のうち増大分３３の容積と等しい。

　また、ロッド４が収縮状態から伸長すると、空間２３の容積が減少する。この空間２３の容積は、図２（Ａ）に示す減少分３２だけ減少する。この減少分３２は、図２（Ｂ）における環状空間２１の容積の増大分３４と、空間２２の容積が増大した分のうち増大分３５との合計の容積と等しい。

　このように、インナーチューブ３の外周の断面積と、アウターチューブ２の内周の断面積とを同一に形成したことによって、リニアアクチュエータ１においてロッド４がストロークし、空隙２０と空間２３との容積が減少すると、その減少分と同じだけ環状空間２１と空間２２との容積が増大する。一方、ロッド４がストロークし、環状空間２１と空間２２との容積が減少すると、その減少分と同じだけ空隙２０と空間２３との容積が増大する。したがって、リニアアクチュエータ１においてロッド４がストロークしても、内部の容積は変化しない。

　したがって、リニアアクチュエータ１が伸縮しても、内部容積が変化しないため、内部圧力が変化しない。そのため、リニアアクチュエータ１では、内部圧力の変化に起因してアウターチューブ２とインナーチューブ３とを相対移動させる力が働かず、電磁力による推力以外の推力が発生しない。

　また、リニアアクチュエータ１の伸縮に伴って内部容積が変化することはないため、リニアアクチュエータ１の外部から冷却液を補充したり、外部へ冷却液を排出させたりするためのリザーバを設ける必要がない。

　リニアアクチュエータ１では、内部に冷却液が充填されるため、コイル７の通電によって発生した熱を、冷却液を介してアウターチューブ２とインナーチューブ３とへ速やかに伝達することができる。よって、コイル７が発生した熱を冷却液を介して外部へ放熱することができる。したがって、永久磁石６ａの熱減磁を防止することができ、リニアアクチュエータ１の推力の低下を防止できる。

　更に、リニアアクチュエータ１が伸縮しても、内部容積が変化しないため、内部圧力が変動することはない。したがって、リニアアクチュエータ１の内部への異物の吸い込みを確実に防止することができる。

　なお、インナーチューブ３におけるアウターチューブ２と摺接する外周と、アウターチューブ２におけるロッドガイド５と摺接する内周とは、断面積を同一とするために、同径の円形に形成される。しかしながら、断面積が同一であればよく、円形に限定されるものではない。

　ここで、環状空間２１と空間２３とは、ロッド４とコイルホルダ１５との間の環状の隙間を介して連通される。この環状の隙間は、リニアアクチュエータ１の推力を向上するためには、極力小さい方が有利である。一方、この隙間を小さくした場合には、環状空間２１と空間２３との間を冷却液が行き来する際に抵抗となり、ロッド４のストロークに抗する減衰力が発生するおそれがある。

　これに対して本実施の形態では、コイルホルダ１５のフランジ部１５ｂに、冷却液の流れを阻害しない程度の断面積を有する連通孔１５ｃを設け、環状空間２１と空間２３とを連通している。よって、ロッド４のストロークに抗する減衰力の発生を抑制できる。

　したがって、連通孔１５ｃを設けることで、ロッド４とコイルホルダ１５との間の隙間を小さくできるため、減衰力の発生を抑制するとともに、リニアアクチュエータ１の最大推力を向上させることができる。

　なお、連通孔１５ｃの途中に、流路面積を可変にするバルブや、流路を遮断可能なバルブを設けてもよい。この場合、リニアアクチュエータ１に外力が作用した場合に、冷却液の流れに抵抗を付与したり、冷却液の流れを遮断したりすることで、外力に抗する減衰力を発生することができる。これにより、コイル７に供給される電流を低減することができるため、コイル７の発熱量を低減可能である。

　また、連通孔１５ｃの途中にバルブを設けた場合、冷却液の流れに抵抗を付与することで、減衰力を発生させることができる。よって、リニアアクチュエータ１が失陥してアクチュエータとして機能できなくなった場合にも、ダンパとして機能させることができる。

　本実施の形態によるリニアアクチュエータ１は、リニアアクチュエータ１に作用する横力による曲げモーメントを、アウターチューブ２とインナーチューブ３とで受ける構造である。よって、ロッド４に過大な曲げモーメントが作用することはなく、ロッド４に保持される永久磁石６ａに過大な応力が作用することが防止される。

　また、コイル７は、アウターチューブ２にフランジ部１５ｂを介して固定される円筒状のコイルホルダ１５に保持される。よって、コイル７に過大な曲げモーメントが作用することはなく、コイルホルダ１５からコイル７が剥離したりコイル７が断線したりすることが防止される。

　以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

　次に、図３を参照して、本発明の第二の実施の形態によるリニアアクチュエータ２０１について説明する。以下では、上述した第一の実施の形態によるリニアアクチュエータ１と異なる点を中心に説明し、リニアアクチュエータ１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

　リニアアクチュエータ２０１は、冷却液の温度変化に伴う体積変化を保証する体積補償機構としてのフリーピストン２２０を備える点で、上述した実施の形態とは相違する。

　フリーピストン２２０は、インナーチューブ３の内周とロッド４の外周との間の環状空間２１に、軸方向に摺動自在に設けられる。フリーピストン２２０は、インナーチューブ３の底部３ａとの間に、圧縮性流体である空気が閉じ込められる気室２６を形成する。

　温度変化によって冷却液の体積が減少した場合には、フリーピストン２２０は、インナーチューブ３の先端側へと移動する。これにより、リニアアクチュエータ２０１の内部容積が、冷却液の体積減少分だけ減少する。一方、温度変化によって冷却液の体積が増大する場合には、フリーピストン２２０は、インナーチューブ３の基端側へと移動する。これにより、リニアアクチュエータ２０１の内部容積が、冷却液の体積増大分だけ増大する。

　したがって、リニアアクチュエータ２０１内に充填される冷却液の体積変化を、気室２６の容積変化によって補償することがができる。

　次に、図４を参照して、本発明の第三の実施の形態によるリニアアクチュエータ３０１について説明する。

　リニアアクチュエータ３０１は、体積補償機構としてのバネ受け部３２２とバネ３２３とを備える点で、上述した実施の形態とは相違する。

　ロッドガイド３２１は、ロッド４の先端に設けられるプラグ４ｃに、ロッド４の先端に設けられるバネ受け部３２２と、ロッドガイド３２１がロッド４の外周を軸方向に摺動可能なようにバネ受け部３２２に対して支持するバネ３２３とを介して取り付けられる。ロッドガイド３２１は、ロッド４の軸方向への移動を案内して、ロッド４のアウターチューブ２に対する軸振れを防止する。

　ロッドガイド３２１は、環状に形成される。ロッドガイド３２１の外周には、アウターチューブ２のガイド摺接部１１ａの内周に摺接するダイナミックシール３２４が取り付けられる。ロッドガイド３２１の内周には、ロッド４の外周に摺接するダイナミックシール３２５が取り付けられる。ロッドガイド３２１は、ロッド４に対してはダイナミックシール３２５を介して摺接し、アウターチューブ２に対してはダイナミックシール３２４を介して摺接する。これにより、リニアアクチュエータ１の内部が密封される。

　リニアアクチュエータ３０１が収縮状態から伸長する場合、ロッド４の先端に取り付けられたバネ受け部３２２がアウターチューブ２の先端に向けて摺動し、バネ３２３を介してロッドガイド３２１を押圧する。ロッドガイド３２１は、ロッド４に追随して摺動し、ロッドガイド５がロッド４に固定されるリニアアクチュエータ１の場合と同様に、リニアアクチュエータ３０１の内部の容積は変化しない。

　一方、リニアアクチュエータ３０１が伸長状態から収縮する場合、ロッドガイド３２１は、空間２２から連通孔１５ｃを介して空間２３に流れ込む冷却液によって押圧される。ロッドガイド３２１は、ロッド４の動きに追随して摺動し、ロッドガイド５がロッド４に固定されるリニアアクチュエータ１の場合と同様に、リニアアクチュエータ３０１の内部の容積は変化しない。

　なお、リニアアクチュエータ３０１が伸長する場合には、内部の圧力が減少して外気圧によってロッドガイド３２１が押圧される。これにより、ロッドガイド３２１は、アウターチューブ２の先端側へ移動することができる。よって、リニアアクチュエータ３０１では、バネ３２３を省略してもよい。

　しかしながら、バネ３２３を省略した場合には、リニアアクチュエータ３０１の伸長時に、ロッドガイド３２１とダイナミックシール３２４，３２５との間の摩擦抵抗によってロッドガイド３２１が摺動しにくくなる。そのため、リニアアクチュエータ３０１の内部圧力が低下して、リニアアクチュエータ３０１が伸長しにくくなる。よって、バネ３２３を設けた方が、効率よくリニアアクチュエータ３０１を伸長させることができる。

　温度変化によって冷却液の体積が減少する場合には、ロッドガイド３２１は、アウターチューブ２の先端側へと移動する。これにより、リニアアクチュエータ３０１の内部容積が、冷却液の体積減少分だけ減少する。一方、温度変化によって冷却液の体積が増大する場合には、ロッドガイド３２１は、バネ３２３を押し縮めて、アウターチューブ２の基端側へと移動する。これにより、リニアアクチュエータ３０１の内部容積が、冷却液の体積増大分だけ増大する。

　したがって、リニアアクチュエータ３０１内に充填される冷却液の体積変化を、ロッドガイド３２１の軸方向への移動によって補償することがができる。

　なお、リニアアクチュエータ３０１では、ロッドガイド３２１がアウターチューブ２に対して軸方向へ移動することで冷却液の体積変化を補償することができる。そのため、フリーピストンやリザーバなどを設けて冷却液の体積変化を補償する場合と比較すると、部品の増加を最小限にとどめることができる。よって、製造コストを低減することができるとともに、重量を低減可能である。

　上述した実施の形態では、インナーチューブ３の外周の断面積とアウターチューブ２の内周の断面積とを同一とすることで、リニアアクチュエータ１，２０１，３０１が収縮しても内部容積に変化がないようになっている。しかしながら、リニアアクチュエータ２０１，３０１のように体積補償機構を設けた場合には、リニアアクチュエータ２０１，３０１の伸縮に伴って内部容積が変化しても、体積補償機構によって内部容積の変化を補償することができる。よって、リニアアクチュエータ２０１，３０１のように体積補償機構を備える場合には、インナーチューブ３の外周の断面積とアウターチューブ２の内周の断面積とを同一に形成しなくてもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　例えば、上述した体積補償機構に代えて、リニアアクチュエータ１の外部に、リニアアクチュエータ１の内部に連通するリザーバを設けてもよい。この場合、リザーバに冷却装置を設けて内部の冷却液を冷却することも可能である。

　また、一般的な油圧シリンダにおけるユニフロー構造を適用し、リニアアクチュエータ１の伸縮に伴ってリニアアクチュエータ１の内部とリザーバとの間で冷却液を循環させてもよい。ポンプを用いて冷却液を循環させて、コイル７を冷却するようにしてもよい。より放熱を促進すべく、アウターチューブ２の外周に放熱用のフィンを設けてもよい。

　本願は、２０１０年９月２１日に日本国特許庁に出願された特願２０１０－２１０４５２に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

　この発明の実施例が包含する排他的性質又は特徴は、以下のようにクレームされる。

Claims

　アウターチューブと、前記アウターチューブ内に摺動自在に挿入されるインナーチューブと、を備え、前記アウターチューブと前記インナーチューブとを軸方向に相対変位させる推力を発生するリニアアクチュエータであって、
　前記インナーチューブの軸心部に起立して前記インナーチューブとの間に環状空間を形成するロッドと、
　前記アウターチューブの内周に摺接して前記ロッドを軸方向に案内するロッドガイドと、
　前記ロッドに軸方向に並べて保持される複数の永久磁石と、
　前記アウターチューブに保持されて前記永久磁石に対向する複数のコイルと、
　前記アウターチューブと前記インナーチューブとによって形成される内部空間に充填される冷却液と、を備えるリニアアクチュエータ。
　請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記インナーチューブにおける前記アウターチューブと摺接する外周と、前記アウターチューブにおける前記ロッドガイドと摺接する内周とは、同一の断面積に形成されるリニアアクチュエータ。
　請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記インナーチューブにおける前記アウターチューブと摺接する外周は、円形に形成され、
　前記アウターチューブにおける前記ロッドガイドと摺接する内周は、前記インナーチューブの前記外周と同径の円形に形成されるリニアアクチュエータ。
　請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記ロッドガイドは、前記ロッドの先端に固定されるリニアアクチュエータ。
　請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記冷却液の温度変化に伴う体積変化を保証する体積補償機構を更に備えるリニアアクチュエータ。
　請求項５に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記体積補償機構は、前記インナーチューブの内周を軸方向に摺動自在に設けられ、前記インナーチューブの底部との間に圧縮性流体が充填される気室を形成するフリーピストンであるリニアアクチュエータ。
　請求項５に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記体積補償機構は、
　前記ロッドの先端に設けられるバネ受け部と、
　前記ロッドガイドを前記ロッドの外周を軸方向に摺動可能なように前記バネ受け部に対して支持するバネと、であるリニアアクチュエータ。
　請求項１に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記ロッドと前記インナーチューブとの間に形成される前記環状空間内に挿入され、前記コイルを保持する筒状のコイルホルダを更に備え、
　前記コイルホルダは、
　内周に前記コイルを保持するコイル保持部と、
　前記コイル保持部の軸方向に連設され前記アウターチューブに固定されるフランジ部と、を備えるリニアアクチュエータ。
　請求項８に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記アウターチューブは、
　前記ロッドガイドが摺動自在に挿入されるガイド摺接部と、前記ガイド摺接部の軸方向に連設されて前記フランジ部が符合する嵌合部と、を有する筒状のベース部と、
　前記嵌合部の端部に螺着され、内周を前記インナーチューブが摺動する筒状のインナー部と、を備え、
　前記コイルホルダは、前記フランジ部が前記ベース部と前記インナー部とによって挟持されることによって前記アウターチューブに固定されるリニアアクチュエータ。
　請求項８に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記コイルホルダは、前記フランジ部を軸方向に貫通する連通孔を有するリニアアクチュエータ。
　請求項８に記載のリニアアクチュエータであって、
　前記コイルホルダは、前記フランジ部に設けられて前記ロッドのストローク位置を検出する位置センサを備えるリニアアクチュエータ。