(57)【要約】【課題】簡単な構造で、正入力時の高効率を損なうこと無く、セルフロック機能によって逆入力を確実に阻止し得る双方向直動機構を提供する【解決手段】螺子軸１０の回転に応じて軸方向に往復動するナット部材２０を備え、ナット部材を相対的に移動可能に保持し螺子軸の回転に応じてナット部材と共に軸方向に往復動する保持部材（３０）と、保持部材に対し相対移動可能に支持する出力部材６０と、出力部材に連動して揺動可能に保持部材に支持する一対のロック部材（４１，４２）を設ける。一対のロック部材間を連結し、ナット部材の移動に同期して作動する連動機構５０により、螺子軸の回転に応じてナット部材が往復動するときには、保持部材の軸方向移動を許容すると共に、出力部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、ロック部材によって保持部材の軸方向移動を阻止する。【選択図】図１
2014031818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺子軸と、該螺子軸の回転に応じて軸方向に往復動するナット部材とを備えた双方向直動機構において、前記ナット部材を相対的に移動可能に保持し前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材と共に軸方向に往復動する保持部材と、該保持部材に対し相対移動可能に支持する出力部材と、該出力部材に連動して揺動可能に前記保持部材に支持する一対のロック部材と、該一対のロック部材間を連結し、前記ナット部材の移動に同期して作動する連動機構であって、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向に往復動するときには、前記保持部材の軸方向移動を許容すると共に、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のロック部材によって前記保持部材の軸方向移動を阻止する連動機構を備えたことを特徴とする双方向直動機構。
【請求項２】
前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記腕部が前記螺子軸に係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の各々の軸部から延出する一対の連結部と、該一対の連結部の先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項１記載の双方向直動機構。
【請求項３】
前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記螺子軸に係合する方向に付勢する付勢部材を備え、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項２記載の双方向直動機構。
【請求項４】
前記螺子軸に平行に配設する案内部材を備え、前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記腕部が前記案内部材に係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の各々の軸部から延出する一対の連結部と、該一対の連結部の先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項１記載の双方向直動機構。
【請求項５】
前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記案内部材に係合する方向に付勢する付勢部材を備え、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項４記載の双方向直動機構。
【請求項６】
前記案内部材を、前記螺子軸に平行に配設するガイドロッドで構成し、該ガイドロッドに対し所定の間隙をもって挿通し得る連通孔を前記一対のカム部材の夫々の腕部に形成し、前記連通孔を前記ガイドロッドに係合させて前記第２の状態とするように構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の双方向直動機構。
【請求項７】
前記案内部材を、前記螺子軸に平行に配設する一対の外部レールで構成し、該一対の外部レールに摺接可能な摺接角部を前記一対のカム部材の夫々の脚部及び腕部に形成し、前記摺接角部を前記外部レールに係合させて前記第２の状態とするように構成したことを特徴とする請求項４又は５記載の双方向直動機構。
【請求項８】
前記一対の噛合部を夫々、セクタギヤで構成したことを特徴とする請求項２乃至７の何れか一項に記載の双方向直動機構。
【請求項９】
前記螺子軸に平行に配設する一対の外部レールを備え、前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記脚部及び腕部が夫々前記外部レールに係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の一方の脚部と他方の腕部とを連結するリンク部材で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動し前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項１記載の双方向直動機構。
【請求項１０】
前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記外部レールに係合する方向に付勢する付勢部材を備え、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成したことを特徴とする請求項９記載の双方向直動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアアクチュエータ等の双方向直動機構に関し、特に、逆入力に対するセルフロック機能を有する双方向直動機構に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般的な双方向直動機構として、例えば下記の特許文献１に、電動リニアアクチュエータが開示されている。特許文献１では、「電動モータ側からの入力トルクをボールねじ機構に効率よく伝達する一方、ボールねじ機構側からの逆入力トルクを遮断して電動モータ側に還流させない機能を有する減速機構を備えた電動リニアアクチュエータを提供することを目的」とし、「ハウジングに取り付けられた電動モータと、この電動モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、前記電動モータとボールねじ機構の間に配設された減速機構と、を備えた電動リニアアクチュエータにおいて、前記減速機構は、ハイポサイクロイド機構を構成する第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構とを備えた複合遊星歯車機構によって構成され、前記第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構の各外歯歯車が、電動モータのモータ軸に連結される入力側部材に設けられた偏芯軸部に一体的に回転可能に支持され、前記第１遊星歯車機構の内歯歯車がハウジングに対して相対回転不能に設けられ、前記第２遊星歯車機構の内歯歯車がハウジングに対して相対回転可能に設けられると共に出力側部材を介してボールねじ機構の回転部分に相対回転不能に連結されている」電動リニアアクチュエータが提案されている。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、「伝達効率を確保しつつ、被駆動部材から電動モータへの動力の伝達を遮断するリニアアクチュエータを提供することを目的」として、「被駆動部材を駆動するリニアアクチュエータであって、ハウジングと、前記ハウジングに取り付けられた電動モータと、前記電動モータの動力を前記被駆動部材に伝達する動力伝達機構とを備え、前記動力伝達機構は、固定部と、前記電動モータに動力伝達可能に連結された回転駆動部と、前記回転駆動部より回転力を受けて回転変位する回転被駆動部と、前記回転被駆動部の回転運動を前記被駆動部材に動力伝達可能に連結された移動部材の軸線方向運動に変換する変換機構と、前記固定部と前記回転被駆動部との間に配置されたロック部材とによって構成されると共に、前記回転駆動部に回転力が入力され前記回転被駆動部を回転させようとするときは、前記ロック部材が前記固定部及び前記回転被駆動部に対して摩擦力が低くなる第一の位置に案内されることで、前記回転駆動部から前記回転被駆動部への回転力の伝達を許容し、前記回転被駆動部に回転力が入力され前記回転駆動部を相対的に一方向に回転させようとするときは、前記ロック部材が前記固定部及び前記回転被駆動部に対して摩擦力が高くなる第二の位置に案内されることで、前記回転被駆動部から前記回転駆動部への回転を固定し、少なくとも前記被駆動部材が駆動された状態では、前記回転被駆動部が前記一方向に回転するように、前記被駆動部材から力を受ける構成」のリニアアクチュエータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５６４１５号公報
【特許文献２】特開２００４−８４９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された電動リニアアクチュエータでは、逆入力で回転しないハイポサイクロイド減速機構が用いられており、セルフロックが可能であるものの、正入力時の効率低下が懸念される。しかも、精密部品が追加されることになるので、重量増とコストアップ要因となる。また、特許文献２に記載のリニアアクチュエータにおいては、高効率のスクリューねじに対するセルフロックがコロ式ブレーキで行われるように構成されているので、スクリューとナットの噛合位置からモータ手前のコロ式ブレーキの位置まで大きな逆入力荷重が伝達されることになるので、装置の強度や剛性に留意する必要があり、これも重量増とコストアップ要因となる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡単な構造で、正入力時の高効率を損なうこと無く、セルフロック機能によって逆入力を確実に阻止し得る双方向直動機構を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を達成するため、本発明は、螺子軸と、該螺子軸の回転に応じて軸方向に往復動するナット部材とを備えた双方向直動機構において、前記ナット部材を相対的に移動可能に保持し前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材と共に軸方向に往復動する保持部材と、該保持部材に対し相対移動可能に支持する出力部材と、該出力部材に連動して揺動可能に前記保持部材に支持する一対のロック部材と、該一対のロック部材間を連結し、前記ナット部材の移動に同期して作動する連動機構であって、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向に往復動するときには、前記保持部材の軸方向移動を許容すると共に、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のロック部材によって前記保持部材の軸方向移動を阻止する連動機構を備えることとしたものである。
【０００８】
上記の双方向直動機構において、前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記腕部が前記螺子軸に係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の各々の軸部から延出する一対の連結部と、該一対の連結部の先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第２の状態となるように構成するとよい。
【０００９】
更に、前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記螺子軸に係合する方向に付勢する付勢部材を備えたものとし、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成するとよい。
【００１０】
あるいは、前記螺子軸に平行に配設する案内部材を備えたものとし、前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記腕部が前記案内部材に係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の各々の軸部から延出する一対の連結部と、該一対の連結部の先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第２の状態となるように構成してもよい。
【００１１】
更に、前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記案内部材に係合する方向に付勢する付勢部材を備えたものとし、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記一対の噛合部を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成するとよい。
【００１２】
前記案内部材は、前記螺子軸に平行に配設するガイドロッドで構成し、該ガイドロッドに対し所定の間隙をもって挿通し得る連通孔を前記一対のカム部材の夫々の腕部に形成し、前記連通孔を前記ガイドロッドに係合させて前記第２の状態とするように構成することができる。また、前記案内部材を、前記螺子軸に平行に配設する一対の外部レールで構成し、該一対の外部レールに摺接可能な摺接角部を前記一対のカム部材の夫々の脚部及び腕部に形成し、前記摺接角部を前記外部レールに係合させて前記第２の状態とするように構成することもできる。尚、上記の双方向直動機構において、前記一対の噛合部を夫々、セクタギヤで構成するとよい。
【００１３】
あるいは、前記螺子軸に平行に配設する一対の外部レールを備えたものとし、前記一対のロック部材を、前記螺子軸の軸方向で前記ナット部材の両側に配設して前記保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部を前記ナット部材に当接可能に配置すると共に、前記脚部を前記出力部材に当接可能に配置し、前記脚部及び腕部の揺動に応じて、前記保持部材の移動を許容する第１の状態及び前記脚部及び腕部が夫々前記外部レールに係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、前記連動機構を、前記一対のカム部材の一方の脚部と他方の腕部とを連結するリンク部材で構成して成り、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動して前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるとき及び前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動し前記第２の状態となるように構成することもできる。
【００１４】
更に、前記出力部材を介して前記一対のカム部材に対し前記外部レールに係合する方向に付勢する付勢部材を備えたものとし、前記螺子軸の回転に応じて前記ナット部材が軸方向移動するときには、前記付勢部材の付勢力に抗して前記一対のカム部材が前記リンク部材を介して連動し前記第１の状態となり、前記ナット部材が停止状態にあるときには前記付勢部材の付勢力によって前記第２の状態となり、前記出力部材に対し前記ナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、前記付勢部材の付勢力に加えて前記出力部材を介して伝達される外力によって前記第２の状態となるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、本発明の双方向直動機構においては、ナット部材を相対的に移動可能に保持し螺子軸の回転に応じてナット部材と共に軸方向に往復動する保持部材と、該保持部材に対し相対移動可能に支持する出力部材と、該出力部材に連動して揺動可能に保持部材に支持する一対のロック部材と、該一対のロック部材間を連結し、ナット部材の移動に同期して作動する連動機構であって、螺子軸の回転に応じてナット部材が軸方向に往復動するときには、保持部材の軸方向移動を許容すると共に、出力部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、一対のロック部材によって保持部材の軸方向移動を阻止する連動機構を備えており、正入力時には保持部材の軸方向移動が許容されるので、ナット部材及び保持部材の往復動が損なわれることは無く、保持部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、ロック部材によって保持部材の軸方向移動が阻止されるので、螺子軸の回転を確実に阻止することができる。即ち、正入力時の高効率を損なうこと無く、セルフロック機能によって逆入力を確実に阻止することができる。
【００１６】
上記の双方向直動機構において、一対のロック部材を、螺子軸の軸方向でナット部材の両側に配設して保持部材に対し揺動可能に軸支する一対のカム部材であって、夫々のカム部材が軸部を中心に揺動する脚部及び腕部を有し、該腕部をナット部材に当接可能に配置すると共に、脚部を出力部材に当接可能に配置し、脚部及び腕部の揺動に応じて、保持部材の移動を許容する第１の状態及び腕部が螺子軸に係合する第２の状態の何れか一方の状態となる一対のカム部材で構成し、連動機構を、一対のカム部材の各々の軸部から延出する一対の連結部と、該一対の連結部の先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部で構成すれば、螺子軸の回転に応じてナット部材が軸方向移動するときには、一対のカム部材が一対の噛合部を介して連動して第１の状態となり、ナット部材が停止状態にあるとき及び出力部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、一対のカム部材が一対の噛合部を介して連動し第２の状態となるので、逆入力による螺子軸の回転を確実に阻止することができる。
【００１７】
更に、出力部材を介して一対のカム部材に対し螺子軸に係合する方向に付勢する付勢部材を備えたものとすれば、螺子軸の回転に応じてナット部材が軸方向移動するときには、付勢部材の付勢力に抗して一対のカム部材が一対の噛合部を介して連動し第１の状態となり、ナット部材が停止状態にあるときには付勢部材の付勢力によって第２の状態となり、ガタを生ずることなく停止位置に保持することができる。そして、出力部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、付勢部材の付勢力に加えて出力部材を介して伝達される外力によって第２の状態となるので、逆入力による螺子軸の回転を確実に阻止することができる。
【００１８】
あるいは、一対のロック部材をガイドロッドや外部レールの案内部材に係合させて第２の状態とする構成とすれば、螺子軸とは無関係にセルフロック機構を構成することができる。即ち、入力作動に供する部材と逆入力時のロック作動に供する部材とを独立して構成することができるので、入力作動に供する部材に必要な強度を小さくすることができ、例えば螺子軸の小径化が可能となる。何れの場合も、一対の噛合部を夫々、セクタギヤで構成すれば、一層簡単な構造とすることができる。
【００１９】
また、連動機構を、一対のカム部材の一方の脚部と他方の腕部とを連結するリンク部材で構成し、螺子軸の回転に応じてナット部材が軸方向移動するときには、一対のカム部材がリンク部材を介して連動して第１の状態となり、ナット部材が停止状態にあるとき及び出力部材に対しナット部材の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、一対のカム部材がリンク部材を介して連動し第２の状態となるように構成しても、螺子軸とは無関係にセルフロック機構を構成することができ、入力作動に供する部材に必要な強度を小さくすることができ、例えば螺子軸の小径化が可能となる。更に、出力部材を介して一対のカム部材に対し螺子軸に係合する方向に付勢する付勢部材を備えたものとすれば、ナット部材が停止状態にあるときにはガタを生ずることなく停止位置に保持することができると共に、逆入力による螺子軸の回転を確実に阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る双方向直動機構の作動状態を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る双方向直動機構の作動状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る双方向直動機構の作動状態を示す正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る双方向直動機構の作動状態を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す正面図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る双方向直動機構の停止状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。先ず、図１乃至図４は本発明の一実施形態に係る双方向直動機構を示すもので、螺子軸１０と、その回転に応じて軸方向に往復動するナット部材２０を備えており、螺子軸１０が回転駆動されると、ナット部材２０は高効率で軸方向に移動するように構成されている。即ち、螺子軸１０は、その一端に連結される電動モータ等の駆動源（図示せず）によって回転駆動され、その回転運動がナット部材２０の軸方向移動に変換（直動変換）されて双方向に移動する。ナット部材２０は溝（図示せず）等を介してホルダ３０に保持され、相対的に移動可能に支持されており、ホルダ３０は螺子軸１０の回転に応じてナット部材２０と共に軸方向に往復動する。このホルダ３０には軸方向の溝３１が形成されており、この溝３１に出力部材６０が嵌合され、相対的に移動可能に支持されている。
【００２２】
更に、出力部材６０に連動して揺動可能にホルダ３０に支持される一対のロック部材として、一対のカム部材４１、４２が、ホルダ３０に固定されたピボット軸Ｐ１及びＰ２回りを揺動可能に支持されている。これらのカム部材４１、４２は、ナット部材２０の移動に同期して作動する連動機構５０によって連結されており、螺子軸１０の回転に応じてナット部材２０が軸方向に往復動するときには、ホルダ３０の軸方向移動を許容すると共に、出力部材６０に対しナット部材２０の移動方向と逆方向の外力（即ち、逆入力）が加わったときには、カム部材４１、４２によってホルダ３０の軸方向移動を阻止するように構成されている。
【００２３】
本実施形態では、カム部材４１、４２は、夫々略「ト」字状に形成され、夫々軸部（ピボット軸Ｐ１、Ｐ２）を中心に揺動する脚部４１ａ、４２ａ及び腕部４１ｂ、４２ｂを有し、腕部４１ｂ、４２ｂがナット部材２０に当接可能に配置されると共に、脚部４１ａ、４２ａが出力部材６０に当接可能に配置されている。而して、脚部４１ａ、４２ａ及び腕部４１ｂ、４２ｂの揺動に応じて、ホルダ３０の移動を許容する第１の状態（図１及び図２に示す状態）及び腕部４１ｂ、４２ｂが螺子軸１０に係合する第２の状態（図３及び図４に示す状態）の何れか一方の状態とされる。一方、連動機構５０は、一対のカム部材４１、４２の各々の軸部から延出する一対の連結部４１ｃ、４２ｃと、これらの連結部４１ｃ、４２ｃの先端に形成し相互に噛み合う一対の噛合部５１、５２で構成されており、本実施形態では、図１に示すように、一対の噛合部５１、５２によってセクタギヤが構成されている。
【００２４】
而して、連動機構５０により、螺子軸１０の回転に応じてナット部材２０が軸方向移動するときには、一対のカム部材４１、４２が一対の噛合部５１、５２を介して連動して図１及び図２に示す第１の状態となり、ナット部材２０が停止状態にあるとき及び出力部材６０に対しナット部材２０の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、一対のカム部材４１、４２が一対の噛合部５１、５２を介して連動し図３及び図４に示す第２の状態となる。尚、カム部材４１、４２には、図２に示すように、螺子軸１０を所定の間隙をもって挿通し得る連通孔４１ｄ、４２ｄが形成されている。
【００２５】
更に、本実施形態では、図２に示すように、出力部材６０を介して一対のカム部材４１、４２に対し螺子軸１０に係合する方向に付勢する付勢部材としてスプリング７０が介装されており、螺子軸１０の回転に応じてナット部材２０が軸方向移動するときには、スプリング７０の付勢力に抗して一対のカム部材４１、４２が一対の噛合部５１、５２を介して連動し第１の状態となり、ナット部材２０が停止状態にあるときにはスプリング７０の付勢力によって第２の状態となり、出力部材６０に対しナット部材２０の移動方向と逆方向の外力（逆入力）が加わったときには、スプリング７０の付勢力に加えて出力部材６０を介して伝達される外力（逆入力）によって第２の状態となるように構成されている。尚、本実施形態では、図２の右側（カム部材４２側）にもスプリング（図示せず）が介装されているが、一つのスプリングを用いることとしてもよい。
【００２６】
上記の構成になる双方向直動機構について、停止状態からナット部材２０及びホルダ３０が軸方向移動を開始する状態を説明すると共に、逆入力時のセルフロック作動を説明する。先ず、ナット部材２０（及びホルダ３０）が停止状態にあるときには、図３及び図４に示すように、ナット部材２０の左側の端面がカム部材４１の腕部４１ｂに当接しており、ガタを生ずることなく停止位置に保持されている。
【００２７】
次に、螺子軸１０が（例えば時計方向に）回転駆動されると、その回転に応じてナット部材２０が軸方向に（左方向に）移動する。このとき、スプリング７０の付勢力によって一対のカム部材４１、４２が螺子軸１０に係合する第２の状態にあるが、その係合状態はスプリング７０の付勢力のみによって生じ得るカム部材４１、４２の連通孔４１ｄ、４２ｄの内面と螺子軸１０の外面との間の小さな摩擦力だけであるので、螺子軸１０の回転駆動によってナット部材２０は容易に軸方向移動を開始し、図３及び図４の左方向への移動を開始する。而して、スプリング７０はガタを防止する機能を有するのみならず、初期ロック状態を安定させるプリロード荷重も発生させている。
【００２８】
そして、ナット部材２０の左方向への移動に伴い、カム部材４１はピボット軸Ｐ１を中心に反時計方向に揺動する。これに応じ、噛合部５１、５２を介して連結されたカム部材４２は、ピボット軸Ｐ２を中心に時計方向に揺動し、図１及び図２に示す直立状態となる。これにより、図２に示すように出力部材６０がカム部材４１、４２に挟持された状態となり、カム部材４１、４２の連通孔４１ｄ、４２ｄは螺子軸１０と平行となって、螺子軸１０との間に所定の間隙が確保されるので、螺子軸１０の回転駆動に伴い、ナット部材２０、カム部材４１、４２、出力部材６０及びホルダ３０が一体となって円滑に軸方向に（左方向に）移動する。而して、セルフロック機構を構成する部材による損失はなく（即ち、正入力時の高効率を損なうこと無く）、螺子軸１０の回転駆動によって発生する推力はそのまま全て出力され、ナット部材２０は高効率で回転しながら軸方向移動する。
【００２９】
上記の軸方向（左方向）の移動中に、（スプリング７０の付勢力より大の）過大な負荷が出力部材６０を介してホルダ３０に印加されると、その負荷力は右側のカム部材４２に伝達され、カム部材４２がピボット軸Ｐ２を中心に反時計方向に揺動すると共に、噛合部５１、５２を介して連結された左側のカム部材４１がピボット軸Ｐ１を中心に時計方向に揺動する。この結果、図３及び図４に示すように、左側のカム部材４１の腕部４１ｂによってナット部材２０が右方向に押圧されるが、ナット部材２０自体はその高逆効率特性によって容易に右方向に移動する。一方、カム部材４１、４２は図３及び図４に示す傾き状態となり、上記の負荷力によって連通孔４１ｄ、４２ｄは螺子軸１０に対し大きな摩擦力で係合する。この結果、螺子軸１０に対する逆方向の（反時計方向の）回転を阻止することができる。即ち、セルフロック機能によって逆入力を確実に阻止することができる。
【００３０】
上記においては、螺子軸１０が時計方向に回転駆動され、ナット部材２０が左方向に移動する場合について説明したが、螺子軸１０が反時計方向に回転駆動され、ナット部材２０が右方向に移動する場合も同様である。尚、連通孔４１ｄ、４２ｄと螺子軸１０との間の係合時の摩擦力を大きくするには、カム部材４１（又は４２）のピボット軸Ｐ１（又はＰ２）を中心とするモーメントが大となるように、出力部材６０がカム部材４１（又は４２）に当接する部分（力点）とピボット軸Ｐ１（又はＰ２）との間の距離を長く設定すればよい。
【００３１】
次に、図５乃至図８は本発明の他の実施形態を示すもので、図１乃至図４に示す実施形態と実質的に同一の構成については同一の符合を付している。本実施形態では、螺子軸１０に平行に案内部材たるガイドロッド８０が配設され、その両端は所定位置（図示せず）で固定されている。そして、カム部材４１、４２には、図８に示すようにカム部材４１、４２が傾斜位置となっても螺子軸１０に係合しないように、十分な間隙をもって挿通し得る連通孔４１ｅ、４２ｅが形成されている。更に、螺子軸１０と平行に、図６及び図８に示すように、ガイドロッド８０を所定の間隙を以って挿通し得るセルフロック用の連通孔４１ｆ、４２ｆが形成されている。従って、カム部材４１、４２が図７及び図８に示す傾き状態となると、カム部材４１、４２の連通孔４１ｆ、４２ｆがガイドロッド８０に係合するので、ホルダ３０に対し、ナット部材２０の移動方向と逆方向の大きな外力（即ち、逆入力）が加わったときには、即ち、過大な負荷となる逆入力が加わったときには、これを確実に阻止することができる。このとき、連通孔４１ｄ、４２ｄは螺子軸１０に係合することはないのでこれらはセルフロック機能に関与せず、連通孔４１ｆ、４２ｆ及びガイドロッド８０がセルフロック機構として機能する。
【００３２】
而して、本実施形態によれば、入力作動に供する部材（螺子軸１０等）と逆入力時のロック作動に供する部材（ガイドロッド８０等）を独立して構成することができるので、入力作動に供する部材に必要な強度は図１乃至図４に記載の実施形態に比し、小さな強度とすることができる。この結果、例えば螺子軸１０の小径化が可能となる。
【００３３】
更に、本発明の更に他の実施形態として、上記のガイドロッド８０に代えて、図９に示すように、一対の外部レール９１，９２を設けると共に、係合用の連通孔４１ｆ、４２ｆに代えて、カム部材４１、４２に摺接角部４１ｈ、４２ｈ及び摺接角部４１ｋ、４２ｋを形成し、上記の第２の状態で、カム部材４１、４２の摺接角部４１ｈ、４２ｈ及び摺接角部４１ｋ、４２ｋを夫々外部レール９１，９２に係合させるように構成してもよい。図９においても図１乃至図８に示す実施形態と実質的に同一の構成については同一の符合を付しており、図には表れないが、カム部材４１、４２が傾斜位置となっても螺子軸１０に係合しないように、十分な間隙をもって挿通し得る連通孔（図８の４１ｅ、４２ｅに対応）が形成されている。本実施形態においても、入力作動に供する部材（螺子軸１０等）と逆入力時のロック作動に供する部材（外部レール９１，９２等）を独立して構成することができるので、入力作動に供する部材に必要な強度は図１乃至図４に記載の実施形態に比し、小さくすることができ、従って、例えば螺子軸１０の小径化が可能となる。
【００３４】
また、本発明の別の実施形態として、図１０に示すように、螺子軸１０に平行に一対の外部レール９１，９２を配設すると共に、連動機構として、一対のカム部材４１、４２の一方の脚部（例えば４１ａ）と他方の腕部（例えば４２ｂ）とを連結するリンク部材５５を用い、カム部材４１、４２の摺接角部４１ｈ、４２ｈ及び摺接角部４１ｋ、４２ｋを夫々外部レール９１，９２に係合させるように構成してもよい。尚、図１０においても図１乃至図９に示す実施形態と実質的に同一の構成については同一の符合を付しており、図には表れないが、カム部材４１、４２が傾斜位置となっても螺子軸１０に係合しないように、十分な間隙をもって挿通し得る連通孔（図８の４１ｅ、４２ｅに対応）が形成されている。
【００３５】
而して、螺子軸１０の回転に応じてナット部材２０が軸方向移動するときには、一対のカム部材４１、４２がリンク部材５５を介して連動して第１の状態となり、ナット部材２０が停止状態にあるとき及び出力部材７０に対しナット部材２０の移動方向と逆方向の外力が加わったときには、一対のカム部材４１、４２がリンク部材５５を介して連動し第２の状態となる。本実施形態においても、入力作動に供する部材（螺子軸１０等）と逆入力時のロック作動に供する部材（外部レール９１，９２等）を独立して構成することができるので、入力作動に供する部材に必要な強度は図１乃至図４に記載の実施形態に比し、小さくすることができ、従って、例えば螺子軸１０の小径化が可能となる。
【００３６】
尚、上記の各実施態様において、螺子軸１０は直線軌道を構成するものであるが、緩やかな円弧等、直線に近似する軌道を構成する螺子軸を備えた機構にも適用可能であり、台形螺子軸を用いることとしてもよい。また、係合用の連通孔に代えて、係合突起を各カム部材に設けることとしてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０  螺子軸
２０  ナット部材
３０  ホルダ（保持部材）
４１，４２  カム部材
５０  連動機構
５１，５２  噛合部（セクタギヤ）
５５  リンク部材
６０  出力部材
７０  スプリング（付勢部材）
８０  ガイドロッド
９１，９２  外部レール
【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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【図７】
2014031818.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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