(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、このハウジングの内側に回転のみ自在に支持された回転軸と、このハウジングに固定された正転逆転自在な電動モータと、この電動モータの駆動軸に結合されたウォーム及び上記回転軸に固定されたウォームホイールから成り、上記駆動軸のトルクを増大して上記回転軸に伝達するウォーム減速機と、上記回転軸の一部に設けられた雄ねじ部と、この雄ねじ部に螺合し、上記回転軸の軸方向に亙る変位のみを自在に支持されたナットとを備え、このナットに出力部材を取り付け自在としたウォーム減速機付リニアアクチュエータに於いて、上記駆動軸と上記ウォームとは互いに別体で、互いに同心に且つ回転力の伝達自在に組み合わされており、このうちのウォームの両端部は上記ハウジングの内側に、１対のラジアル軸受により回転自在に支持されており、上記駆動軸とウォームとは、これら両ラジアル軸受のうちで上記電動モータ寄りのラジアル軸受の内径側で結合されている事を特徴とするウォーム減速機付リニアアクチュエータ。
【請求項２】
ウォームに形成したウォーム歯とウォームホイールの外周面に形成した歯とを弾性的に当接させて予圧を付与している、請求項１に記載したウォーム減速機付リニアアクチュエータ。
【請求項３】
駆動軸の先端部とウォームの基端部とを単一の軸受により回転自在に支持する事により、互いに別体である駆動軸とウォームとの各端部を合計３個のラジアル軸受のみで回転自在に支持している、請求項１〜２のうちの何れか１項に記載したウォーム減速機付リニアアクチュエータ。
【請求項４】
正転逆転自在な電動モータの駆動軸に結合されたウォーム及び回転軸に固定されたウォームホイールから成り、この駆動軸のトルクを増大してこの回転軸に伝達するウォーム減速機に於いて、この駆動軸と上記ウォームとは互いに別体で、互いに同心に且つ回転力の伝達自在に組み合わされており、このうちのウォームの両端部は上記ウォーム減速機を収納したハウジングの内側に、１対のラジアル軸受により回転自在に支持されており、上記駆動軸とウォームとは、これら両ラジアル軸受のうちで上記電動モータ寄りのラジアル軸受の内径側で結合されている事を特徴とするウォーム減速機。
【請求項５】
ウォームに形成したウォーム歯とウォームホイールの外周面に形成した歯とを弾性的に当接させて予圧を付与している、請求項１に記載したウォーム減速機。
【請求項６】
駆動軸の先端部とウォームの基端部とを単一の軸受により回転自在に支持する事により、互いに別体である駆動軸とウォームとの各端部を合計３個のラジアル軸受のみで回転自在に支持している、請求項４〜５のうちの何れか１項に記載したウォーム減速機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明に係るウォーム減速機とウォーム減速機付リニアアクチュエータは、例えば電動ベッド、電動テーブル、電動椅子、リフター等、各種機械装置に組み込んだ状態で使用する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば介護用の電動ベッド等にはウォーム減速機付リニアアクチュエータを組み込んで、電動モータを駆動源として被介護者を寝かせたベッドの角度調節等を自在としている。この様なウォーム減速機付リニアアクチュエータの基本構成に就いて、本発明の実施の形態の１例を示す、図１〜２により説明する。
【０００３】
ハウジング１の内側には回転軸２を、深溝型玉軸受等の転がり軸受３により、回転のみ自在に支持している。又、上記ハウジング１の側方には、正転逆転自在な電動モータ４を固定している。この電動モータ４の駆動軸５は、上記回転軸２と交差する事はないがこの回転軸２の軸方向（図１の表裏方向、図２の左右方向）に対して直角な方向（図１の左右方向、図２の表裏方向）となる、捩れの位置関係で配置されている。この様な駆動軸５にはウォーム６を、この駆動軸５と同軸に固定している。又、上記回転軸２にはウォームホイール７を、この回転軸２と同軸に固定している。そして、これらウォーム６とウォームホイール７とを互いに噛合させて、上記駆動軸５のトルクを増大して上記回転軸２に伝達するウォーム減速機を構成している。
【０００４】
又、上記回転軸２の中間部乃至先半部（図２の右部）には雄ねじ部８を設けており、この雄ねじ部８に、ナット９を螺合させている。尚、上記雄ねじ部８をボールねじ溝とすると共に上記ナット９をボールナットとし、これらボールねじ溝とボールナットとを、複数個のボールを介して螺合させる場合もある。何れにしても、上記ナット９には、円筒状の出力軸１０等の出力部材の基端部（図２の左端部）を結合固定している。尚、上記ナット９は、上記出力軸１０の先端部（図２の右端部）と、電動ベッドの背もたれ部等の被駆動部との結合に基づき、上記出力軸１０の軸方向に亙る変位のみを自在に（回転不能に）支持されている。
【０００５】
上述の様に構成するウォーム減速機付リニアアクチュエータは、上記電動モータ４の駆動軸５を回転させれば、上記出力軸１０が伸縮し、上記電動ベッドの背もたれ部を起倒させる等、被駆動部を駆動できる。即ち、上記駆動軸５により、上記ウォーム６及びウォームホイール７を介して上記回転軸２を所定方向に回転させれば、上記ナット９がこの回転軸２の先端側（図２の右側）に移動し、上記出力軸１０が伸長する。これに対して、上記駆動軸５により上記回転軸２を逆方向に回転させれば、上記ナット９がこの回転軸２の基端側（図２の左側）に移動し、上記出力軸１０が収縮する。
【０００６】
上述の様に構成され作用するウォーム減速機付リニアアクチュエータは、ウォーム６を電動モータ４の駆動軸５に、この駆動軸５と同軸に結合固定する必要がある。この為従来から、図３〜６に示す様な構造により、これらウォーム６と駆動軸５とを結合固定していた。
先ず、図３に示した第１例の構造は、特開昭６４−３０８７９号公報に記載されたもので、ウォーム６の両端部をハウジング１の内側に、１対の玉軸受１１、１１により回転のみ自在に支持すると共に、上記ウォーム６の基端部と電動モータ４の駆動軸５の先端部とをスプライン係合させている。
又、図４に示した第２例の構造では、電動モータ４の駆動軸５の先端部に、ウォーム６を一体に設けている。
又、図５に示した第３例の構造では、ウォーム６の基端部に直径方向に亙って形成した切り割り１２と、電動モータ４の駆動軸５の先端部に直径方向に亙って形成した凸部１３とを嵌合させると共に、円筒状のスリーブ１４を、上記ウォーム６と駆動軸５とに掛け渡す状態で外嵌している。
更に、図６に示した第４例の構造では、円筒状に形成したウォーム６ａを電動モータ４の駆動軸５の先端部に外嵌すると共に、係止ピン１５をこれらウォーム６ａと駆動軸５とに掛け渡す状態で設けて、この駆動軸５に対するウォーム６ａの回転を防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した様な従来構造の場合、電動モータ４の駆動軸５とウォーム６、６ａとの結合部の構造に起因して、次の様な問題が生じる。
先ず、図３に示した従来構造の第１例の場合には、駆動軸５とウォーム６とを、それぞれ１対ずつ、合計４個の転がり軸受により支持する必要があり、部品点数の増大によりコストが嵩むだけでなく、駆動軸５及びウォーム６設置部分の軸方向寸法が大きくなり、小型・軽量化を図りにくくなる。
又、図４に示した従来構造の第２例の場合、駆動軸５の先端部でウォーム６を形成した部分を、玉軸受１１の内輪１６の内側を挿通しなければならない。この為、上記ウォーム６の外径を上記駆動軸５の外径以下にしなければならず、このウォーム６の強度確保が難しくなる。
又、図５に示した従来構造の第３例の場合には、駆動軸５とウォーム６とにスリーブ１４を圧入外嵌する作業が面倒で、組立作業性が悪い。尚、このスリーブ１４を駆動軸５とウォーム６とに緩く外嵌する構造は、これら駆動軸５とウォーム６との中心軸を厳密に一致させる事ができない為、採用できない。又、上記スリーブ１４を設ける分、電動モータ４を構成するケース１７の先端面と上記ウォーム６との距離Ｌが必要以上に長くなり、ウォーム減速機付リニアアクチュエータの小型・軽量化を図りにくくなる。
更に、図６に示した従来構造の第４例の場合には、ウォーム６ａの外径が必要以上に大きくなると共に、このウォーム６ａのリード角が小さくなり過ぎて、ウォーム減速機の効率が悪化する。又、係止ピン１５を挿入する為に形成した孔により、駆動軸５の強度が低下する。
本発明のウォーム減速機とウォーム減速機付リニアアクチュエータは、上述の様な不都合を何れも解消すべく考えたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のウォーム減速機とウォーム減速機付リニアアクチュエータのうち、請求項１に記載したウォーム減速機付リニアアクチュエータは、ハウジングと、このハウジングの内側に回転のみ自在に支持された回転軸と、このハウジングに固定された正転逆転自在な電動モータと、この電動モータの駆動軸に結合されたウォーム及び上記回転軸に固定されたウォームホイールから成り、上記駆動軸のトルクを増大して上記回転軸に伝達するウォーム減速機と、上記回転軸の一部に設けられた雄ねじ部と、この雄ねじ部に螺合し、上記回転軸の軸方向に亙る変位のみを自在に支持されたナットとを備え、このナットに出力部材を取り付け自在としている。
特に、請求項１に記載したウォーム減速機付リニアアクチュエータに於いては、上記駆動軸と上記ウォームとは互いに別体で、互いに同心に且つ回転力の伝達自在に組み合わされている。このうちのウォームの両端部は上記ハウジングの内側に、１対のラジアル軸受により回転自在に支持されている。そして、上記駆動軸とウォームとは、これら両ラジアル軸受のうちで上記電動モータ寄りのラジアル軸受の内径側で結合されている。
又、請求項４に記載したウォーム減速機は、正転逆転自在な電動モータの駆動軸に結合されたウォーム及び回転軸に固定されたウォームホイールから成り、この駆動軸のトルクを増大してこの回転軸に伝達する。
特に、請求項４に記載したウォーム減速機に於いては、上記駆動軸と上記ウォームとは互いに別体で、互いに同心に且つ回転力の伝達自在に組み合わされている。このうちのウォームの両端部は上記ハウジングの内側に、１対のラジアル軸受により回転自在に支持されている。そして、上記駆動軸とウォームとは、これら両ラジアル軸受のうちで上記電動モータ寄りのラジアル軸受の内径側で結合されている。
【０００９】
【作用】
上述の様に構成する本発明のウォーム減速機とウォーム減速機付リニアアクチュエータによれば、駆動軸の先端部とウォームの基端部とを単一のラジアル軸受により支持する為、使用するラジアル軸受の数の低減により、コスト削減と小型・軽量化とを図れる。
又、駆動軸とウォームとを別体とし、このウォームを、基端部を除き上記ラジアル軸受に挿通したり挿入したりする必要をなくしているので、このウォームの外径を、必要以上に小さくしたり或は必要以上に大きくしたりする事なく、任意に設定できる。又、駆動軸及びウォームの設置部分の軸方向寸法を必要以上に大きくする事なく、このウォームの有効歯部分の軸方向寸法を確保できる。これらにより、ウォームの強度確保とウォーム減速機の効率確保とが容易になる。
更に、上記駆動軸やウォームに、係止ピンを挿入する為の孔を形成する必要がないので、これら駆動軸やウォームの強度確保が容易である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜２は、本発明の実施の形態の１例を示している。尚、本発明の特徴は、電動モータ４の駆動軸５の回転を回転軸２に伝達する為のウォーム減速機部分の構造にある。ウォーム減速機付リニアアクチュエータの基本的な構造及び作用は、前述した通りであるから、重複する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。
【００１１】
電動モータ４を構成するケース１７の両端中心部には、それぞれ深溝型の玉軸受１１ａ、１１ｂを構成する外輪１８、１８を内嵌固定している。そして、これら各玉軸受１１ａ、１１ｂを構成する内輪１６、１６に、上記駆動軸５の両端部を内嵌固定している。図示の例では、この駆動軸５の先端部（図１の左端部）を内嵌固定する玉軸受１１ｂが、請求項に記載したラジアル軸受に対応する。そして、上記駆動軸５の先端部でこの玉軸受１１ｂを構成する内輪１６の内側に位置する部分に凸部１３を、直径方向に亙り形成している。
【００１２】
一方、ハウジング１の一部で上記ケース１７を固定した部分に整合する部分に設けた、有底円筒状の保持部１９には、やはり深溝型等、ラジアル荷重及びスラスト荷重を支承自在な、別の玉軸受１１ｃを設置している。この別の玉軸受１１ｃを構成する外輪１８は、上記保持部１９内に、軸方向（図１の左右方向）に亙る変位自在に内嵌している。そして、上記外輪１８の外端面（図１の左端面）に、皿板ばね等の弾性材製の予圧板２０の外周縁部を突き当てている。又、上記保持部１９の底面中央部にはねじ孔２１を形成しており、このねじ孔２１に螺合した調整ねじ２２の先端面（図１の右端面）を、上記予圧板２０の外側面（図１の左側面）中央部に突き当てている。従って上記外輪１８には、図１で右向きの弾力が付与されている。尚、上記調整ねじ２２の外半部（図１の左半部）にはロックナット２３を螺合させている。
【００１３】
上述の様な別の玉軸受１１ｃを構成する内輪１６の内側には、上記ウォーム６の先端部（図１の左端部）を内嵌固定している。これに対してこのウォーム６の基端部（図１の右端部）は、上記駆動軸５の先端部を支持した玉軸受１１ｂを構成する内輪１６の内側で、この駆動軸５の先端部と結合している。この為に、上記ウォーム６の基端面には切り割り１２を、直径方向に亙り形成している。上記駆動軸５の先端部と上記ウォーム６の基端部とは、前記凸部１３と上記切り割り１２とをがたつきなく嵌合させた状態で、上記玉軸受１１ｂを構成する内輪１６に内嵌している。この状態で上記駆動軸５とウォーム６とは、それぞれの先端部又は基端部を、上記ハウジング１とケース１７との間に位置するフランジ２４の中央部に回転自在に支持されると共に、回転力の伝達自在な状態に結合される。
【００１４】
上述の様に構成する本発明のウォーム減速機付リニアアクチュエータでは、上記駆動軸５の先端部とウォーム６の基端部とを単一の玉軸受１１ｂにより回転自在に支持する。従って、互いに別体に形成した駆動軸５とウォーム６とをそれぞれ回転自在に支持する為に使用する玉軸受１１ａ、１１ｂ、１１ｃの数が、３個で済む。この様に、前述の図３に示した従来構造の第１例に比べて、使用する玉軸受の数を低減する事により、コスト削減と小型・軽量化とを図れる。
【００１５】
又、上記駆動軸５とウォーム６とを別体とし、このウォーム６を、基端部を除き、上記玉軸受１１ｂを構成する内輪１６に挿通したり挿入したりする必要をなくしている。この為、このウォーム６の外径を、上記内輪１６の内径に関係なく自由に設定できる。又、前述の図５〜６に示した従来構造の第３〜４例の如く、スリーブ１４や係止ピン１５を設ける場合に比較して、上記駆動軸５及びウォーム６の設置部分の軸方向寸法を必要以上に大きくする事なく、このウォーム６の有効歯部分の軸方向寸法を確保できる。これらにより、このウォーム６の強度確保とウォーム減速機の効率確保とが容易になる。更に、上記駆動軸５やウォーム６に、上記係止ピン１５を挿入する為の孔を形成する必要がないので、これら駆動軸５やウォーム６の強度確保が容易である。
【００１６】
尚、図示の例では、前記予圧板２０により、上記玉軸受１１ｃを介して上記ウォーム６に、図１で右向きの弾力を付与して、このウォーム６に形成したウォーム歯と、ウォームホイール７の外周面に形成した歯とを、弾性的に当接させる、予圧を付与している。この様な構成により、ウォーム減速機部分でがたつきが発生するのを防止している。但し、本発明を実施する場合には、必ずしもこの様な予圧付与の為の構造を採用しなくても良い。又、駆動すべき部材を、直接ナット９に結合する事もできる。この場合には、この駆動すべき部材が、請求項に記載した出力部材に相当する。
【００１７】
【発明の効果】
本発明は、以上に述べた通り構成され作用するので、小型且つ軽量で、しかも優れた耐久性及び伝達効率を有するウォーム減速機並びにウォーム減速機付リニアアクチュエータを、安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例を示す部分断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】従来構造の第１例を示す、図１と同様の断面図。
【図４】同第２例を示す部分断面図。
【図５】同第３例を示す部分断面図。
【図６】同第４例を示す部分断面図。
【符号の説明】
１    ハウジング
２    回転軸
３    転がり軸受
４    電動モータ
５    駆動軸
６、６ａ  ウォーム
７    ウォームホイール
８    雄ねじ部
９    ナット
１０    出力軸
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  玉軸受
１２    切り割り
１３    凸部
１４    スリーブ
１５    係止ピン
１６    内輪
１７    ケース
１８    外輪
１９    保持部
２０    予圧板
２１    ねじ孔
２２    調整ねじ
２３    ロックナット
２４    フランジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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