WO2021065352A1

WO2021065352A1 - 伸縮機構および伸縮機構製造方法

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Publication number: WO2021065352A1
Application number: PCT/JP2020/033667
Authority: WO
Inventors: 道夫大橋
Original assignee: 三井金属アクト株式会社
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2021-04-08
Also published as: JP2021055802A

Abstract

簡便な機構で低コストを実現することのできる伸縮機構を提供する。伸縮機構１０は、基準軸線Ｊに対して同軸上に設けられたシャフト３２および進退パイプ２４と、シャフト３２を回転させるモータ２８と、進退パイプ２４を回転不能かつ基準軸線Ｊに沿って進退自在に保持する基端パイプ２０と、進退パイプ２４の内腔部に複数設けられたローラ４６と、シャフト３２と一体的に回転し複数のローラ４６を回転自在に保持するローラホルダ４４とを備える。複数のローラ４６は、それぞれ進退パイプ２４の内周面に当接し、中心軸が基準軸線Ｊに対して傾斜角θを有するようにローラホルダ４４によって保持されている。ローラ４６の外周面と進退パイプ２４の内周面のうち少なくとも一方が弾性体であり、少なくとも一方にすべり止め処理がなされている。

Description

伸縮機構および伸縮機構製造方法

　本発明は伸縮機構および伸縮機構製造方法に関する。

　伸縮機構は、車両のテールゲート駆動装置やロボットなどに利用されている。車両のテールゲート駆動装置は伸縮動作によってテールゲートを自動的に開閉する。テールゲート駆動装置として用いられる伸縮機構は、本体に対して搖動可能に接続された基端側のカバー管と、テールゲートに対して搖動可能に接続されたハウジング管とを備え、一方が他方に対して進退することにより全体的には伸縮をしてテールゲートの開閉を行っている。カバー管とハウジング管との進退にはモータおよびスピンドルが用いられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

　モータの回転は減速機構で減速し、直接又は中間部材を介してリードスクリューに伝達される。リードスクリュー上には回転不能かつ軸方向に進退自在なナットが螺合されている。ナットはリードスクリューの回転により進退して該ナットに連結されたパイプを軸方向に駆動する。テールゲート駆動装置では、テールゲートを人が操作した場合などに過大な軸方向外力が加わることがあるため、外力をカットするクラッチ機構が設けられることがある。

特許第４４３００４４号公報特許第６００９０９４号公報

　上記のような伸縮機構では、リードスクリューとナットの噛合いの角度のずれや、リードスクリューの直線度によってナットとスクリュー間の抵抗が増えて想定された推進力が得られなくなる懸念があるため、高精度な部品と精密な組み立てとが必要であり、コスト高となっている。

　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、簡便な機構で低コストを実現することのできる伸縮機構および伸縮機構製造方法を提供することを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる伸縮機構は、基準軸線に対して同軸上に設けられたシャフトおよび進退パイプと、前記シャフトおよび前記進退パイプのうち一方を回転させる駆動源と、他方を回転不能かつ前記基準軸線に沿って進退自在に保持するベース体と、前記進退パイプの内腔部に複数設けられたローラと、前記シャフトと一体的に回転し、複数の前記ローラを回転自在に保持するローラホルダと、を備え、複数の前記ローラは、それぞれ前記進退パイプの内周面に当接し、中心軸が前記基準軸線に対して傾斜角を有するように前記ローラホルダによって保持されていることを特徴とする。

　前記ローラの外周面と前記進退パイプの内周面とのうち少なくとも一方が弾性体であってもよい。

　前記ローラの外周面と前記進退パイプの内周面とのうち少なくとも一方の表面にすべり止め処理がなされていてもよい。

　前記ローラホルダは、複数の前記ローラを前記進退パイプの内周面に対して弾性的に押圧させる押圧手段を備えていてもよい。

　前記ローラは最大直径よりも軸方向長さが大きく、中心部が最大直径部であり軸方向に沿って両側に向かって小径となる形状であってもよい。

　複数の前記ローラは、前記基準軸線を中心とした周方向に沿って等間隔に並列され、隣接するもの同士が前記基準軸線に沿った方向について互いに重なり合うように設けられていてもよい。

　一端に車両のテールゲートに対して搖動可能に接続される基端エンド部を備え、他端に前記車両の本体に対して搖動可能に接続される先端エンド部を備えていてもよい。

　前記進退パイプは保護パイプで覆われていてもよい。

　前記進退パイプは、前記基準軸線に沿って内径が変化してもよい。

　前記シャフトと前記進退パイプとが前記基準軸線に沿って離間する方向に弾性付勢するスプリングを備えていてもよい。

　前記進退パイプに進退自在に設けられて前記スプリングの基端部を支持する基端バネ受け部と、前記進退パイプに固定されて前記スプリングの先端部を支持する先端バネ受け部と、前記基端バネ受け部と前記ローラホルダとの間に設けられたベアリングと、を備えていてもよい。

　また、本発明にかかる伸縮機構の製造方法は、上記に記載の伸縮機構を製造する伸縮機構製造方法であって、前記ローラホルダに対して複数の前記ローラを装着した動力伝達ユニットを前記シャフトに固定する工程と、前記進退パイプの基端側に前記基端バネ受け部を設ける工程と、前記基端バネ受け部が設けられた前記進退パイプの基端側を前記動力伝達ユニットに被せる工程と、前記進退パイプの先端側から前記スプリングを内部に挿入する工程と、前記スプリングが挿入された前記進退パイプの先端に対して前記先端バネ受け部を固定する工程と、を有することを特徴とする。

　本発明にかかる伸縮機構および伸縮機構製造方法では、基準軸線に対して傾斜角を有する複数のローラが進退パイプの内周面に対して適度な摩擦力を生じるように接触していればよく、高精度の構成である必要はなく簡便な機構である。つまり、ローラの形状、傾斜角、進退パイプの内径などの寸法誤差はある程度許容されるとともに、組み立て精度もある程度の誤差が許容され、低コストを実現することができる。

図１は、実施の形態にかかる伸縮機構および該伸縮機構が搭載された車両を示す斜視図である。図２は、伸縮機構であり、（ａ）は伸びた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は縮んだ状態を示す斜視図である。図３は、基端パイプと先端パイプとの接続部分の一部断面斜視図である。図４は、伸縮機構の断面側面図である。図５は、伸縮機構における内部機構の斜視図であり、（ａ）は伸びた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は縮んだ状態を示す斜視図である。図６は、伸縮機構の内部機構における動力伝達ユニットおよびその周辺の斜視図である。図７は、図６に示す内部機構からさらに基端パイプを省略した斜視図である。図８は、図６に示す内部機構からさらに基端パイプを省略した側面図である。図９は、動力伝達ユニットの一部分解斜視図である。図１０は、伸縮機構の内部機構における動力伝達ユニットおよびその周辺の断面側面図である。図１１は、動力伝達ユニットにおける６つのローラと進退パイプを基準軸線の方向から見た図である。図１２は、変形例にかかる動力伝達ユニットの一部分解斜視図である。図１３は、伸縮機構の製造方法のフローチャートである。図１４－１は、第１の変形例にかかる伸縮機構の模式断面側面図である。図１４－２は、第２の変形例にかかる伸縮機構の模式断面側面図である。図１４－３は、第３の変形例にかかる伸縮機構の模式断面側面図である。

　以下に、本発明にかかる伸縮機構および伸縮機構製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

　図１は、本発明の実施形態にかかる伸縮機構１０および該伸縮機構１０が搭載された車両１２を示す斜視図である。図１に示すように、伸縮機構１０は車両１２のテールゲート１４の開閉を自動で行うためのものである。伸縮機構１０はテールゲート１４の左右に１本ずつ、合計２本設けられている。テールゲート１４はヒンジ１４ａによって車両１２の本体に対して開閉可能となっている。２本の伸縮機構１０は同構造でかつ同期して動作し、伸びることによってテールゲート１４を開扉し（図１に示す状態）、縮むことによってテールゲート１４を閉扉する。すなわち、一対の伸縮機構１０は、車両１２においてテールゲート駆動装置となっている。伸縮機構１０は、例えばユーザのボタン操作に基づき、制御部の作用下に伸縮を行う。伸縮機構１０が開閉する車両のドアは、テールゲート１４以外に、トンランクリッドやボンネットなどでもよい。テールゲート１４の開閉を行う伸縮機構１０は１本または３本以上でもよい。伸縮機構１０は車両１２における用途に限られず、例えばロボットアームなど様々な用途に用いることができる。

　伸縮機構１０は長尺形状であって、それぞれ一端に車両１２のテールゲート１４に対して搖動可能に接続される基端エンド部１６を備え、他端に車両１２の本体に対して搖動可能に接続される先端エンド部（先端バネ受け部）１８を備える。基端エンド部１６および先端エンド部１８は、相手部材に対して搖動可能となるように軸孔が設けられている。伸縮機構１０は車両１２において逆向きに設けられていてもよい。なお、本願で「基端」および「先端」とは説明の便宜上で区別している呼称である。

　図２は、伸縮機構１０の斜視図であり、（ａ）は伸びた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は縮んだ状態を示す斜視図である。図２（ａ）に示すように、伸縮機構１０は外観上、基端パイプ（ベース体）２０と先端パイプ２２とが同軸上に配列されており、基端パイプ２０の基端側が基端エンド部１６で塞がれ、先端パイプ２２の先端側が先端エンド部１８で塞がれている。基端エンド部１６は基端パイプ２０と固定され、先端エンド部１８は先端パイプ２２と固定されている。先端パイプ２２は基端パイプ２０よりもやや大径である。伸縮機構１０が伸びた状態では、先端パイプ２２の基端部付近が基端パイプ２０の先端部付近の周囲を覆っている。図２（ｂ）に示すように、伸縮機構１０が縮んだ状態では、基端パイプ２０のほとんどは先端パイプ２２の中に入り込んでいる。伸縮機構１０は伸びた状態と縮んだ状態とでは、長さ比が約１．５倍程度である。

　図３は、基端パイプ２０と先端パイプ２２との接続部分の一部断面斜視図である。図３に示すように、基端パイプ２０の外周面には、基準軸線Ｊに沿って浅い溝２０ａが形成されている。溝２０ａは矩形断面となっている。溝２０ａは９０°間隔で４つ設けられているが、図３ではそのうち２つが示されている。

　先端パイプ２２は、内側の進退パイプ２４と外側の保護パイプ２６とが嵌合して固定された二重構造となっている。進退パイプ２４の基端部には内側にやや突出して溝２０ａに嵌まり込む突起２４ａが形成されている。突起２４ａは溝２０ａに合わせて矩形断面に形成されており、例えばプレス加工で形成される。突起２４ａは溝２０ａに合わせて９０°間隔で４つ設けられている。図３ではそのうち２つが示されている。基端パイプ２０と進退パイプ２４とはほぼ隙間なく嵌合しており、溝２０ａと突起２４ａとの周方向の係合により相対回転不能でかつ基準軸線Ｊに沿って相対的に進退自在となっている。進退パイプ２４の内周面は滑り止め加工（例えばショットピーニング）がなされている。

　保護パイプ２６は進退パイプ２４を覆っており、内周面には基準軸線Ｊに沿って低い帯状突起２６ａが設けられている。帯状突起２６ａは円弧断面であり、溝２０ａよりも周方向幅がやや広く、保護パイプ２６の全長にわたって設けられている。帯状突起２６ａの内周面は進退パイプ２４の外周面に当接している。帯状突起２６ａは突起２４ａ、溝２０ａに合わせて９０°間隔で４つ設けられている。図３ではそのうち２つが示されている。保護パイプ２６は外力から進退パイプ２４を保護する。具体的には、帯状突起２６ａの部分は厚く高強度であることから変形しにくく、内側面に当接している進退パイプ２４にも変形が生じにくい。また、帯状突起２６ａ以外の部分は薄いが進退パイプ２４とは離間していることから、仮にこの部分に変形が生じても進退パイプ２４には影響がない。さらに、伸縮機構１０が縮んだ状態においては、帯状突起２６ａは溝２０ａの外周側に配置されることになり、該溝２０ａを保護することができる。進退パイプ２４は保護パイプ２６によって保護されていることから外力による変形がなく、内周面が後述するローラ４６に正しく接触する。

　図４は、伸縮機構１０の断面側面図である。図４では保護パイプ２６を省略している。図４に示すように、伸縮機構１０における基端パイプ２０および進退パイプ２４内における内部機構の各要素は、基準軸線Ｊに沿って同軸上に配置されている。基端パイプ２０の内部には基端側から順にモータ（駆動源）２８と、減速機３０と、シャフト３２と、第１ベアリング３４とが設けられている。モータ２８は基端パイプ２０の最も基端側に配置され、基端エンド部１６にほぼ接している。モータ２８および減速機３０はカシメ部２０ｂ（図２（ａ）参照）によって基端パイプ２０に固定されている。減速機３０は、例えば遊星歯車式である。モータ２８の回転は減速機３０で減速されてシャフト３２に伝達される。第１ベアリング３４は、基端パイプ２０におけるほぼ先端に設けられており、シャフト３２を枢支している。第１ベアリング３４によりシャフト３２の回転ブレが防止できる。シャフト３２は減速機３０の近傍においてさらに別のベアリングで枢支されていてもよい。

　シャフト３２は基端パイプ２０よりもさらに先端側に突出しており、突出した部分には動力伝達ユニット３６が設けられている。動力伝達ユニット３６はシャフト３２と一体的に回転する。動力伝達ユニット３６は進退パイプ２４内に配置される。動力伝達ユニット３６については後述する。進退パイプ２４の内部には基端側から順に動力伝達ユニット３６と、第２ベアリング３８と、バネ受座（基端バネ受け部）４０と、スプリング４２とが配置されている。動力伝達ユニット３６、第２ベアリング３８、バネ受座４０、スプリング４２は進退パイプ２４に対して固定されていない。

　図５は、伸縮機構１０における内部機構の斜視図であり、（ａ）は伸びた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は縮んだ状態を示す斜視図である。図５では基端パイプ２０および保護パイプ２６を省略しているが、進退パイプ２４を仮想線で示している。スプリング４２の基端部はバネ受座４０で支持されており、先端部は先端エンド部１８で支持されている。バネ受座４０は進退パイプ２４に対して進退自在である。スプリング４２は、図５（ａ）に示すように、伸縮機構１０が伸びた状態では自然長またはやや圧縮された状態となっており、図５（ｂ）に示すように、伸縮機構１０が縮んだ状態では相当に圧縮されている。スプリング４２は、シャフト３２と進退パイプ２４とが基準軸線Ｊに沿って離間する方向に弾性付勢する。第２ベアリング３８が設けられていることから、動力伝達ユニット３６の回転はバネ受座４０およびスプリング４２には伝達されず、これらが回転することはない。第２ベアリングはスラストベアリングである。

　図６は、伸縮機構１０の内部機構における動力伝達ユニット３６およびその周辺の斜視図である。図７は、図６に示す内部機構からさらに基端パイプ２０を省略した斜視図である。図８は、図６に示す内部機構からさらに基端パイプ２０を省略した側面図である。

　図６に示すように、基端パイプ２０の先端側は第１ベアリング３４の外周部に対してカシメ部２０ｃによって固定されている。これにより、第１ベアリング３４の内輪、シャフト３２および動力伝達ユニット３６は回転可能かつ軸方向に進退不能となっている。カシメ部２０ｃは各溝２０ａに設けられている。

　第１ベアリング３４の外周面には、先端部の低い環状突起３４ｂと、軸方向の短いサポート突起３４ｃとが設けられている。環状突起３４ｂは、先端パイプ２２が最も先端側に変位したときに突起２４ａ（図３参照）が当接して規制され、先端パイプ２２の抜け止めとなる。サポート突起３４ｃは、９０°間隔に４つ設けられているが、図６ではそのうち３つを示している。サポート突起３４ｃは、周方向について４つの溝２０ａの各中間位置に設けられている。環状突起３４ｂとサポート突起３４ｃとは同じ高さであり、進退パイプ２４に対して内周面から当接することにより支持する。

　図７および図８に示すように、シャフト３２は第１ベアリング３４の内孔３４ａを通って先端側に突出しており、上記の通り突出した部分に動力伝達ユニット３６に接続されている。シャフト３２と基端パイプ２０との間には第１ベアリング３４が設けられていることから、シャフト３２の回転は動力伝達ユニット３６には伝達されるが、基端パイプ２０には伝達されない。つまり、動力伝達ユニット３６は基端パイプ２０に対して相対的に回転する。また、上記の通り進退パイプ２４（図３参照）は基端パイプ２０（図３参照）に対して回転不能に設けられていることから、動力伝達ユニット３６は進退パイプ２４に対して相対的に回転することになる。

　図９は、動力伝達ユニット３６の一部分解斜視図である。動力伝達ユニット３６は、ローラホルダ４４と、複数のローラ４６と、ローラ４６に対応したローラ軸４８とを備える。動力伝達ユニット３６にはローラ４６が６つ設けられているが、図９では理解しやすいように３つを実線で示し、さらに１つを仮想線で示している。３つの実線のローラ４６のうち１つをローラホルダ４４から分解した状態で示している。６つのローラ４６はそれぞれローラ軸４８に枢支されるが、図９では理解しやすいように４本だけを示し、そのうちの１つをローラホルダ４４から分解した状態で示している。ローラホルダ４４が備えるローラ４６は６つに限らず、例えば３～１２でもよい。動力伝達ユニット３６はシャフト３２に対して複数が軸方向に並列して設けられていてもよい。

　ローラホルダ４４はシャフト３２と一体的に回転し、６つのローラ４６を回転自在に保持する。ローラホルダ４４は軸方向に離間した２つのアーム突出円盤５０，５２から構成されており、これら間に６つのローラ４６が設けられている。ローラホルダ４４は１つの部品で構成されていてもよく、例えばアーム突出円盤５０とアーム突出円盤５２とがそれぞれ中心部が筒体で接続されていてもよい。

　基端側のアーム突出円盤５０は、中央円盤５０ａと、該中央円盤５０ａから突出する６つのアーム５０ｂとを備える。中央円盤５０ａの中心にはシャフト３２が通る孔５０ａａが形成されている。アーム５０ｂは基準軸線Ｊの方向から見てＬ字形状であって、等間隔（６０°）に設けられている。アーム５０ｂは、中央円盤５０ａから径方向に突出する部分と、その先で図９の反時計方向に屈曲する部分とを備え、先端近傍には孔５０ｂａが形成されている。アーム５０ｂで反時計方向に屈曲している部分は先端側にやや傾いている。

　先端側のアーム突出円盤５２は、中央円盤５２ａと、該中央円盤５２ａから突出する６つのアーム５２ｂとを備える。中央円盤５２ａの中心にはシャフト３２の先端部が嵌合する非円形孔５２ａａ（この例では略矩形孔）が形成されている。シャフト３２の先端部３２ａ（図１０参照）は非円形孔５２ａａに嵌合する非円形柱形状であって、シャフト３２の回転が先端部からアーム突出円盤５２に伝えられることによりローラホルダ４４が回転する。

　アーム５２ｂは基準軸線Ｊの方向から見てＬ字形状であって、等間隔（６０°）に設けられている。アーム５２ｂはアーム５０ｂと対称形状になっている。すなわち、アーム５２ｂは、中央円盤５２ａから径方向に突出する部分と、その先で図９の時計方向に屈曲する部分とを備え、先端近傍には孔５２ｂａが形成されている。アーム５２ｂで時計方向に屈曲している部分は基端側にやや傾いている。

　ローラ４６は両端部より中央部が大径な葉巻型であり、具体的には中央の最大直径よりも軸方向長さが大きく、中心部が最大直径部であり軸方向に沿って両側に向かって小径となる形状である。ローラ４６は後述する傾斜角θ（図８参照）に応じ、進退パイプ２４の内周面に対して適度な面積で接触するように各部の径が設定されている。

　ローラ４６の軸方向長さは、保持されるアーム５０ｂとアーム５２ｂとの距離にほぼ等しい。ローラ４６の中心には孔４６ａが形成されている。ローラ４６は弾性体であり、例えばエラストマーやゴムなどの高分子材で構成されている。ローラ４６は少なくとも表面が弾性体であるとよい。

　ローラ軸４８は孔４６ａに挿入されてローラ４６を回転自在に軸支する部材であり、両端にやや小径の圧入部４８ａが形成されている。圧入部４８ａの一方はアーム５０ｂの孔５０ｂａに圧入され、他方はアーム５２ｂの孔５２ｂａに圧入される。

　アーム突出円盤５０のアーム５０ｂは時計方向に屈曲し、アーム突出円盤５２のアーム５２ｂは反時計方向に屈曲していることから、対となるアーム５０ｂとアーム５２ｂとの間で軸支されるローラ４６は、図８に示すように、その中心軸が基準軸線Ｊに対して傾斜角θを有する。６つのローラ４６は、基準軸線Ｊを中心とした周方向に沿って等間隔（６０°）に並列されており、バランスが良い。また、ローラ４６は隣接するもの同士が基準軸線Ｊに沿った方向について互いに重なり合うように密に配置されており、スペース効率がよい。

　図１０は、伸縮機構１０の内部機構における動力伝達ユニット３６およびその周辺の断面側面図である。図１１は、動力伝達ユニット３６における６つのローラ４６と進退パイプ２４を基準軸線Ｊの方向から見た図である。図１０および図１１に示すように、動力伝達ユニット３６における６つのローラ４６は、それぞれ進退パイプ２４の内周面に当接している。各ローラ４６はシャフト３２には当接していない。ローラ４６の外周面は弾性体であり、進退パイプ２４の内周面は滑り止め加工がなされていることから、両者の間には適度に大きい摩擦力が生じる。

　図１１に示すように基準軸線Ｊの方向から見て、ローラ４６の円弧輪郭は進退パイプ２４の内周円よりもわずかに径が小さくなるように設定されている。これにより、ローラ４６は中央の最大径付近とその近傍が進退パイプ２４の内周面に当接し、動力伝達に適した適度な接触面積となっている。

　なお、ローラ４６の外周面と進退パイプ２４の内周面との間に適度に大きい摩擦力を発生させるためには、少なくとも一方を弾性体とすればよい。また、同様に少なくとも一方の表面にすべり止め処理がなされていれるとよい。さらには、発生する摩擦力を大きくするためには、ローラ４６を進退パイプ２４の内周面に対して弾性的に押圧させる押圧手段が設けられているとよい。このような押圧手段としては、例えば図１２に示すように、アーム突出円盤５０にアーム５０ｂＡを設け、アーム突出円盤５２にアーム５２ｂＡを設けるとよい。アーム５０ｂＡ，５２ｂＡは上記のアーム５０ｂ、５２ｂに代わるものであり、中央円盤５０ａ，５２ａとの接続部にバネ５０ｂｂ，５２ｂｂを備える。バネ５０ｂｂ，５２ｂｂは、周方向の溝が交互に形成されていることにより、径方向に弾性を有する。このような押圧手段としてのバネ５０ｂｂ，５２ｂｂによればローラ４６を進退パイプ２４の内周面に対して好適に押圧させることができる。

　このように伸縮機構１０は、基準軸線Ｊに対して同軸上に設けられたシャフト３２および進退パイプ２４と、進退パイプ２４を回転不能かつ基準軸線Ｊに沿って進退自在に保持する基端パイプ２０と、進退パイプ２４の内腔部に複数設けられたローラ４６と、シャフト３２と一体的に回転して複数のローラ４６を回転自在に保持するローラホルダ４４とを備える。そして複数のローラ４６は、それぞれ進退パイプ２４の内周面に当接し、中心軸が基準軸線Ｊに対して傾斜角θ（図８参照）を有するようにローラホルダ４４によって保持されている。

　ローラ４６は進退パイプ２４の内周面に当接しており、しかも進退パイプ２４は回転不能に構成されていることから、駆動源としてのモータ２８が減速機３０を介してシャフト３２およびローラホルダ４４を回転させることにより、複数のローラ４６はそれぞれ基準軸線Ｊを中心として公転的に回転するとともに、ローラ軸４８を中心に自転する。ローラ４６はそれぞれ基準軸線Ｊに対して傾斜角θを有するように配置されていることから、ローラ４６が回転（公転および自転）することにより、進退パイプ２４には傾斜角θに応じて軸方向の推力が加わり、該進退パイプ２４は基準軸線Ｊに沿って進退する。進退パイプ２４の進退方向はモータ２８の回転方向による。モータ２８の回転を停止させると進退パイプ２４の進退が停止する。進退パイプ２４とローラ４６との間には摩擦力が生じていることから、進退パイプ２４はブレーキ機構がなくてもその位置が保持される。つまり、動力伝達ユニット３６は進退パイプ２４に対して駆動力と保持力とを付与することができる。

　伸縮機構１０では、傾斜角θを大きく設定することにより伸縮速度が大きくなるが駆動力は小さくなり、逆に傾斜角θを小さく設定することにより伸縮速度が小さくなるが駆動力は大きくなる。このように伸縮機構１０における傾斜角θは、概念的にはネジ機構の進み角に相当する。伸縮機構１０の進退量は、ポジションスイッチやセンサの信号に基づいてモータ２８の回転を制御して調整してもよい。

　ローラ４６の外周面は弾性体であり、進退パイプ２４の内周面には滑り止め加工がなされていることから両者の間の摩擦力は大きく、シャフト３２および動力伝達ユニット３６の回転が効率的に進退パイプ２４に伝達される。一方で、ローラ４６の外周面と進退パイプ２４の内周面との間では多少の滑りが生じても伸縮機構１０の進退動作に影響はない。

　シャフト３２の回転を推力に変換して進退パイプ２４に伝達するのは動力伝達ユニット３６である。動力伝達ユニット３６は、傾斜角θの向きである複数のローラ４６が進退パイプ２４の内周面に対して適度な摩擦力を生じるように接触していればよく、リードスクリューとナットの噛合いのような高精度の構成である必要はなく簡便な機構である。つまり、ローラ４６の形状、傾斜角θ、進退パイプ２４の内径、シャフト３２の直線度などの誤差はある程度許容されるとともに、動力伝達ユニット３６や伸縮機構１０の全体としての組み立て精度もある程度の誤差が許容され、低コストを実現することができる。

　また、従来技術にかかるリードスクリューとナットとの噛合いによる機構では、モータ回転が逆転したとき、いわゆるバックラッシュの影響によって金属面同士が衝突して音が生じるが、伸縮機構１０における動力伝達部分では、ローラ４６が常時進退パイプ２４の内周面に当接していることから逆転時にも音が生じることがなく、特段の緩衝手段や消音手段を設ける必要がない。バックラッシュがないことから、進退パイプ２４は基端パイプ２０に対して軸方向のがたつきがない。

　伸縮機構１０に対して過大な軸方向外力が加わった場合（例えば、人手によりテールゲート１４を開扉または閉扉させようとした場合）、ローラ４６と進退パイプ２４の内周面との当接部が摩擦保持の限度を超えて両者の間で滑りが生じる。そうすると、特段のクラッチ機構がなくとも動力伝達ユニット３６、シャフト３２およびモータ２８に外力が伝達されることがない。したがって、動力伝達ユニット３６が変形し、シャフト３２が座屈しまたはモータ２８に逆起電力が生じることがない。

　スプリング４２はシャフト３２と進退パイプ２４とを基準軸線Ｊに沿って離間する方向に弾性付勢することから、伸縮機構１０が伸びる方向の動作をするときに伸び方向の力を補完し、テールゲート１４が相当に重い場合でも開扉動作を可能にする。また、軽負荷の場合にはスプリング４２を省略してもよい。

　図１３は、伸縮機構１０の製造方法のフローチャートである。図１３に示すように、伸縮機構１０を製造するには、ステップＳ１において、ローラホルダ４４に対して６つのローラ４６を装着して動力伝達ユニット３６を組み立てる。ステップＳ２において、基端パイプ２０に対して基端エンド部１６、モータ２８、減速機３０、シャフト３２および第１ベアリング３４を組み立てる。基端パイプ２０は第１ベアリング３４の溝２０ａとカシメ部２０ｃによって固定する。ステップＳ３において、動力伝達ユニット３６をシャフト３２の先端に固定する。ステップＳ４において、進退パイプ２４の基端側にバネ受座４０を設ける。進退パイプ２４には保護パイプ２６を被せて先端パイプ２２を構成しておく。ステップＳ５において、バネ受座４０が設けられた進退パイプ２４の基端側を動力伝達ユニット３６に被せる。また、進退パイプ２４に突起２４ａを形成して、該突起２４ａを基端パイプ２０の溝２０ａに入り込むようにする。ステップＳ６において、進退パイプ２４の先端側開口からスプリング４２を内部に挿入する。スプリング４２は、進退パイプ２４の内部に予め設けられたバネ受座４０により抜け落ちないように付勢される。ステップＳ７において、スプリング４２が挿入された進退パイプ２４の先端に対して先端エンド部１８を固定する。

　このような伸縮機構１０の製造方法では、基端パイプ２０および動力伝達ユニット３６に対して進退パイプ２４を装着してから、該進退パイプ２４の先端側からスプリング４２を内部に挿入しており、容易かつ正しく組み立てが行われる。

　伸縮機構１０は、基端側の基端パイプ２０、モータ２８、減速機３０、シャフト３２および動力伝達ユニット３６を含む第１部分と、先端側の先端パイプ２２、バネ受座４０およびスプリング４２を含む第２部分とを有しているが、第２部分については異なる長さの複数種類を用意し、第１部分に対して車両１２の種類やテールゲート１４の種類に応じて適宜選択的に装着してもよい。

　図１４－１は、第１の変形例にかかる伸縮機構１０Ａの模式断面側面図である。図１４－２は、第２の変形例にかかる伸縮機構１０Ｂの模式断面側面図である。図１４－３は、第３の変形例にかかる伸縮機構１０Ｃの模式断面側面図である。各変形例において上記の伸縮機構１０と同様の構成要素については同符号を付してその詳細な説明を省略する。

　図１４－１に示すように、第１の変形例にかかる伸縮機構１０Ａは、上記の伸縮機構１０における進退パイプ２４に代えて進退パイプ２４Ａが設けられている。上記の進退パイプ２４は内径が基準軸線Ｊに沿って一定径であるのに対し、進退パイプ２４Ａは基準軸線Ｊに沿って内径が変化している。この場合では、基端側近傍の内径Ｄ１が先端側近傍の内径Ｄ２よりも大きく、基準軸線Ｊに沿ってテーパ状に変化している。これにより、伸縮機構１０Ａは、伸びた状態から縮む動作を行うとき、ローラ４６と進退パイプ２４Ａの内周面との押圧力が大きくなり、シャフト３２の回転が変換された推進力が一層確実に進退パイプ２４Ａに伝達されることになる。つまり、進退パイプ２４Ａの内径が基準軸線Ｊに沿って変化していることにより、進退量に応じて伝達トルクを変化させることができる。設計条件によりＤ１＜Ｄ２としてもよいし、あるいは基準軸線Ｊに沿って内径が増減する形状としてもよい。

　図１４－２に示すように、第２の変形例にかかる伸縮機構１０Ｂでは、モータ２８はシャフト３２ではなく回転軸６０を介して進退パイプ２４を回転させており、シャフト３２は部材６２を介して基端パイプ２０に固定されている。シャフト３２の先端には動力伝達ユニット３６が固定されている。基端パイプ２０の溝２０ａには、ベース体６４の突起６４ａが嵌まり込んでおり、基端パイプ２０および動力伝達ユニット３６は回転不能かつ進退自在となっている。ベース体６４はモータ２８および減速機３０を固定している。ベース体６４をパイプ状に構成すると、上記の保護パイプ２６と同様に進退パイプ２４を保護することができる。

　このような伸縮機構１０Ｂでは、モータ２８の回転により進退パイプ２４は動力伝達ユニット３６に対して相対的に回転し、該動力伝達ユニット３６との間で動力が伝達されて推力が発生し、基端パイプ２０を進退させることができる。

　すなわち、伸縮機構１０Ｂと上記の伸縮機構１０とを比較すれば明らかなように、進退パイプ２４を基端パイプ２０に対して進退させるためには、進退パイプ２４と動力伝達ユニット３６とは相対的に回転すれば推進力が発生するのであって一方が回転側で他方が固定側となっていればよい。したがって、モータ２８はシャフト３２および進退パイプ２４のうち一方を回転させ、基端パイプ２０またはベース体６４がシャフト３２および進退パイプ２４のうち他方を回転不能かつ基準軸線Ｊに沿って進退自在に保持していればよい。

　図１４－３に示すように、第３の変形例にかかる伸縮機構１０Ｃは、上記の伸縮機構１０における基端パイプ２０および進退パイプ２４を備えているが、基端パイプ２０には溝２０ａがなく、進退パイプ２４には溝２０ａに係合する突起２４ａがない。このような伸縮機構１０Ｃは、基端エンド部１６が車両１２（図１参照）の一部に搖動自在に取り付けられ、先端エンド部１８がテールゲート１４の一部に搖動自在に取り付けられる。上記の通りテールゲート１４はヒンジ１４ａで車両１２の本体に開閉自在に接続されていることから、伸縮機構１０Ｃはこれらとともに三角形状のリンク機構を形成する。結局、車両１２およびテールゲート１４は、モータ２８に対して進退パイプ２４を回転不能かつ基準軸線Ｊに沿って進退自在に保持するベース体として機能している。したがって、進退パイプ２４は基準軸Ｊ回りに回転することはなく、モータ２８の動力を動力伝達ユニット３６から受けることにより、基端パイプ２０に対して進退可能である。

　本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ　伸縮機構
１６　基端エンド部
１８　先端エンド部（先端バネ受け部）
２０　基端パイプ（ベース体）
２２　先端パイプ
２４，２４Ａ　進退パイプ
２６　保護パイプ
２８　モータ（駆動源）
３２　シャフト
３４　第１ベアリング
３６　動力伝達ユニット
３８　第２ベアリング
４０　バネ受座（基端バネ受け部）
４２　スプリング
４４　ローラホルダ
４６　ローラ
４８　ローラ軸
５０ｂｂ，５２ｂｂ　バネ（押圧手段）
６４　ベース体
Ｊ　基準軸線
θ　傾斜角

Claims

　基準軸線に対して同軸上に設けられたシャフトおよび進退パイプと、
　前記シャフトおよび前記進退パイプのうち一方を回転させる駆動源と、
　他方を回転不能かつ前記基準軸線に沿って進退自在に保持するベース体と、
　前記進退パイプの内腔部に複数設けられたローラと、
　前記シャフトと一体的に回転し、複数の前記ローラを回転自在に保持するローラホルダと、
　を備え、
　複数の前記ローラは、それぞれ前記進退パイプの内周面に当接し、中心軸が前記基準軸線に対して傾斜角を有するように前記ローラホルダによって保持されていることを特徴とする伸縮機構。
　前記ローラの外周面と前記進退パイプの内周面とのうち少なくとも一方が弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮機構。
　前記ローラの外周面と前記進退パイプの内周面とのうち少なくとも一方の表面にすべり止め処理がなされていることを特徴とする請求項１または２に記載の伸縮機構。
　前記ローラホルダは、複数の前記ローラを前記進退パイプの内周面に対して弾性的に押圧させる押圧手段を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　前記ローラは最大直径よりも軸方向長さが大きく、中心部が最大直径部であり軸方向に沿って両側に向かって小径となる形状であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　複数の前記ローラは、前記基準軸線を中心とした周方向に沿って等間隔に並列され、隣接するもの同士が前記基準軸線に沿った方向について互いに重なり合うように設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　一端に車両のテールゲートに対して搖動可能に接続される基端エンド部を備え、
　他端に前記車両の本体に対して搖動可能に接続される先端エンド部を備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　前記進退パイプは保護パイプで覆われていることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　前記進退パイプは、前記基準軸線に沿って内径が変化することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　前記シャフトと前記進退パイプとが前記基準軸線に沿って離間する方向に弾性付勢するスプリングを備えることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の伸縮機構。
　前記進退パイプに進退自在に設けられて前記スプリングの基端部を支持する基端バネ受け部と、
　前記進退パイプに固定されて前記スプリングの先端部を支持する先端バネ受け部と、
　前記基端バネ受け部と前記ローラホルダとの間に設けられたベアリングと、
　を備えることを特徴とする請求項１０に記載の伸縮機構。
　請求項１１に記載の伸縮機構を製造する伸縮機構製造方法であって、
　前記ローラホルダに対して複数の前記ローラを装着した動力伝達ユニットを前記シャフトに固定する工程と、
　前記進退パイプの基端側に前記基端バネ受け部を設ける工程と、
　前記基端バネ受け部が設けられた前記進退パイプの基端側を前記動力伝達ユニットに被せる工程と、
　前記進退パイプの先端側から前記スプリングを内部に挿入する工程と、
　前記スプリングが挿入された前記進退パイプの先端に対して前記先端バネ受け部を固定する工程と、
　を有することを特徴とする伸縮機構製造方法。