(57)【要約】【課題】リニアアクチュエータおよびその作動方法を提供する。【解決手段】リニアアクチュエータ１０は、ハウジング１６と、ハウジングに配設される回転部材１４と、ハウジングに配設され、かつ回転部材１４と作動可能に連通する非回転部材１２と、ハウジング１６および非回転部材１２に取り付けられるベローシール４０と、を備え、回転部材１４に付与されるトルクに対応し、回転部材の回転軸２４に沿って非回転部材１２の直線的な平行移動を可能にする。ベローシールは、非回転部材１２の周囲に沿って実質的に周方向に延びる。回転部材１４は、少なくとも１つのらせん状チャネル１８を有するねじからなる。非回転部材１２は、少なくとも１つのらせん状チャネル１８に受容される少なくとも１つのボールベアリング２２を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（１６）と、
ハウジング（１６）に配設される回転部材（１４）と、
ハウジング（１６）に配設され、かつ回転部材（１４）に対し作動可能に接続される非回転部材（１２）と、
ハウジング（１６）および非回転部材（１２）に取り付けられるベローシール（４０）と、
を備え、
回転部材（１４）に付与されるトルクに対応し、かつ回転部材の回転軸（２４）に沿って非回転部材（１２）の直線的な平行移動を可能にするように、ベローシール（４０）が取り付けられることを特徴とするリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項２】
ベローシール（４０）は、非回転部材（１２）の周囲に沿って実質的に周方向に延びることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項３】
ベローシール（４０）は、複数のコンボリューション（５０）を含むことを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項４】
各コンボリューション（５０）の厚さは、回転軸（２４）からの半径方向の距離によって異なることを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項５】
ベローシール（４０）は、複数のねじ付き締め具（４６）により、ハウジング（１６）の取付用フランジ（４４）に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項６】
回転部材（１４）は、少なくとも１つのらせん状チャネル（１８）を有するねじからなることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項７】
非回転部材（１２）は、少なくとも１つのらせん状チャネル（１８）に受容される少なくとも１つのボールベアリング（２２）を含むことを特徴とする請求項６に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項８】
ベローシール（４０）は、リニアアクチュエータ内部への汚染物質の進入を防ぐように構成され、かつ取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項９】
リニアアクチュエータ（１０）の内部の汚染を防止するように、非回転部材（１２）に配設される少なくとも１つのＯリングシール（３８）を備えることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ（１０）。
【請求項１０】
リニアアクチュエータ（１０）を作動させる方法であって、
回転軸（２４）に沿ってハウジング（１６）内に配設されたリニアアクチュエータ（１０）の回転部材（１４）にトルクを付与するステップであって、回転部材（１４）は非回転部材（１２）に作動可能に接続される、トルク付与ステップと、
トルクの付与により、回転軸（２４）を中心として回転部材（１４）を回転させるステップと、
非回転部材（１２）およびハウジング（１６）に取り付けられたベローシール（４０）を介してトルクに対応するステップと、
回転部材（１４）の回転により、回転軸（２４）に沿って直線的に非回転部材（１２）を平行移動させるステップと、
を含むことを特徴とするリニアアクチュエータ（１０）の作動方法。
【請求項１１】
回転部材（１４）に配設された少なくとも１つのらせん状チャネル（１８）を介して、回転部材（１４）の回転が非回転部材（１２）の直線運動に変換されることを特徴とする請求項１０に記載のリニアアクチュエータ（１０）の作動方法。
【請求項１２】
非回転部材（１２）は、トルクを非回転部材（１２）に伝えるように、少なくとも１つのらせん状チャネル（１８）に受容される少なくとも１つのボールベアリング（２２）を含むことを特徴とする請求項１０に記載のリニアアクチュエータ（１０）の作動方法。
【請求項１３】
ベローシール（４０）の位置および構成によりリニアアクチュエータ（１０）の内部に汚染物質が進入しないように防ぐステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載のリニアアクチュエータ（１０）の作動方法。
【請求項１４】
リニアアクチュエータ（１０）のハウジング（１６）に取り付けられるベローシール（４０）と、
ハウジング（１６）に配設される非回転部材（１２）と、
を備え、
非回転部材（１２）に作動可能に接続される回転部材（１４）に付与されるトルクに対応し、回転部材（１４）の回転軸（２４）に沿って非回転部材（１２）の直線的な平行移動を可能にすることを特徴とするリニアアクチュエータ（１０）のトルクリアクタ。
【請求項１５】
ベローシール（４０）は、非回転部材（１２）の周囲に沿って実質的に周方向に延びる
ことを特徴とする請求項１４に記載のトルクリアクタ。
【請求項１６】
ベローシール（４０）は、複数のコンボリューション（５０）を含むことを特徴とする請求項１４に記載のトルクリアクタ。
【請求項１７】
各コンボリューション（５０）の厚さは、回転軸（２４）からの半径方向の距離によって異なることを特徴とする請求項１６に記載のトルクリアクタ。
【請求項１８】
ベローシール（４０）は、リニアアクチュエータ内部への汚染物質の進入を防ぐように構成され、かつ取り付けられることを特徴とする請求項１４に記載のトルクリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概してアクチュエータに関し、特に、リニアアクチュエータのトルクに対応する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リニアアクチュエータ、特にボールねじアクチュエータは、回転部材と非回転部材との間のらせん状経路のインタフェイスを介して回転運動を線形運動に変換する。通常、回転部材（例えば、ナット）と非回転部材（例えば、ねじ）との間のらせん状経路に複数のボールベアリングが配置される。ナットにトルクが付与され、ねじが固定された状態でナットが回転すると、ボールベアリングは、らせん状経路に沿って移動して、ねじを直線方向に移動させる。
【０００３】
ねじの回転を防ぐために、ナットに付与されるトルクに対応しなければならない。トルクに対応する１つの方法は、作動負荷に対応する構造を用いることである。ボールねじアクチュエータは、移動させられる対象物が所定の通路を有する構造体に対して連結される位置に取り付けられる。この構造体は、通常、ねじの回転を防ぐ程度に強固である。しかし、他の用途では、構造体によりトルクに対応することができず、他の方法で対応しなければならない。１つの解決策としては、トルクに対応するようにねじに接続されたアクチュエータにリンクを付加することがある。他の場合、例えば、パッケージ化の制約によってリンクが利用できない場合、トルクに対応するピンやスプラインが利用される。ピンやスプラインは、付与されたトルクに対応しつつ、アクチュエータの線形運動に適応するスライディング（すべり）インタフェイスを用いる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スライディングインタフェイスに伴うすべり摩擦は、システムからエネルギーを吸収するため、アクチュエータの全体効率が減少する。さらに、スライディングインタフェイスは、過度の摩耗が生じる場合がある。
【０００５】
多くのリニアアクチュエータは、アクチュエータの内部を環境から保護するために、リップシールなどの運動用シールに依存している。多くの運動用シールでは、ある程度の漏洩が生じるため、摩耗が増し、アクチュエータの効率が減少する。さらに、例えば、宇宙などの真空下での使用を意図しているアクチュエータでは、アクチュエータから潤滑油が漏洩しないように防ぐらせん状のシールが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によると、リニアアクチュエータは、ハウジングと、ハウジングに配設される回転部材と、を備える。非回転部材は、ハウジングに配設され、かつ回転部材と作動可能に連通する。ベローシールは、ハウジングおよび非回転部材に取り付けられ、回転部材に付与されるトルクに対応し、回転部材の回転軸に沿って非回転部材の直線的な平行移動を可能にする。
【０００７】
本発明の他の態様によると、リニアアクチュエータを作動させる方法は、回転軸に沿ってハウジング内に配設されたリニアアクチュエータの回転部材にトルクを付与するステップを含み、回転部材は非回転部材に作動可能に接続される。回転部材は、トルクの付与により回転軸を中心として回転する。非回転部材およびハウジングに取り付けられたベローシールを介してトルクに対応する。非回転部材は、回転部材の回転により回転軸に沿って直線的に平行移動する。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によると、リニアアクチュエータのトルクリアクタは、リニアアクチュエータのハウジングに取り付けられるベローシールと、ハウジングに配設される非回転部材と、を備え、非回転部材に作動可能に接続される回転部材に付与されるトルクに対応し、回転部材の回転軸に沿って非回転部材の直線的な平行移動を可能にする。
【０００９】
上記および他の特徴並びに利点は、以下の発明を実施するための形態および添付の図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】リニアアクチュエータの実施例を示す断面図。
【図２】リニアアクチュエータの実施例を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、リニアアクチュエータ１０の実施例を示す断面図である。リニアアクチュエータ１０は、ナット１２と、アクチュエータハウジング１６に設けられたねじ１４と、を備える。ねじ１４は、ナット１２の半径方向内側に位置し、ねじ１４の外面２０にらせん状のチャネル１８を備える。ナット１２は、ねじ１４を実質的に取り囲む。ナット１２は、ナットに固定され、らせん状チャネル１８に位置する複数のボールベアリング２２を備える。ねじ軸２４を中心としてねじ１４が回転すると、ボールベアリング２２は、らせん状チャネル１８を追従して、ねじ１４に対してナット１２をねじ軸２４に沿って直線的に平行移動させる。図示した実施例では、ねじ１４が回転してナット１２を直線的に平行移動させるが、他の実施例として、ナット１２が回転して、ねじ１４をねじ軸２４に沿って直線的に平行移動させるようにしてもよい。
【００１２】
図１を参照すると、ナット１２は、エンドエフェクタ、例えば、取付けられた構造体（図示せず）にナット１２の直線運動を伝達するはとめ（アイレット）２６を備える。一実施例では、ナット１２は、ナット１２の端部３０に押圧されるブッシング２８を備える。アイレット２６は、ナット１２の端部に挿入される。ねじ付き締め具３２がブッシング２８を通して挿入され、アイレット２６のねじ山３４に対してねじ込まれて、アイレット２６をナット１２に取り付ける。図１の実施例では、ねじ付き締め具を用いて、アイレット２６をナット１２に取り付ける方法を示しているが、他の取付け手段、例えば、溶接などを用いてもよいことを理解されたい。一実施例では、ナット１２の内側をシールし、かつナット１２およびねじ１４のインタフェイスが汚染されないように、アイレットのシャフトとナット１２との間に１つまたは複数のＯリング形シール（Ｏリングシール）３８が配設される。図示の実施例では、アイレットのシャフトとナット１２との間に２つのＯリングシールを用いているが、アクチュエータ１０の作動状態に応じて、他の数のＯリングシール、例えば、１つまたは３つのＯリングシールを用いてもよい。
【００１３】
図１に示すように、アクチュエータ１０の作動中、ねじ１４に付与されるトルクに対応し、かつアクチュエータ１０の汚染をさらに防止するために、トルクに対応するベローシール４０が設けられる。ベローシール４０は、ハウジング１６から外側に延びるナット１２の部分において、ナット１２の周囲に沿って周方向に配設される。ベローシール４０は、第１の端部４２がハウジング１６のシール取付用フランジ４４に取り付けられる。第１の端部の取付けは、複数のねじ付き締め具４６、または他の手段により行われる。同様に、ベローシール４０の第２の端部４８は、図示のように、ナット１２、例えば、アイレット２６に取り付けられる。アイレットに対する第２の端部４８の取付けは、例えば、複数のねじ付き締め具４６、溶接あるいは他の適切な手段により行われる。
【００１４】
第１の端部４２および第２の端部４８との間において、ベローシール４０は複数のコンボリューション（渦巻状部分：ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）５０を有する。一実施例では、複数のコンボリューション５０は、例えば、溶接により互いに取付けられる個別のコンボリューション５０からなる。さらに、各コンボリューション５０の断面は、異なっていてもよく、例えば、コンボリューション５０の内径５２に位置する最も内側の部分の厚さは、外径５４に位置する最も外側の部分よりも厚い。複数のコンボリューション５０を有するベローシール４０は、ねじ軸２４に沿って十分に可撓性を有して構成され、ベローシール４０が過度の圧力を受けずかつ疲労することなく、要求されるストロークに亘ってナット１２を移動させる。さらに、ベローシール４０は、ねじ１４に付与されるトルクに対応する十分なねじり剛性を有して構成される。このため、従来のリンクやスプラインなどトルクに対応する付加的な構成要素の必要性が排除される。さらに、トルクに対応することに加えて、ベローシール４０は、アクチュエータ１０の汚染をさらに防止し、多くの種類の汚染物質を含む環境下におけるアクチュエータ１０の作動を可能にするように機能する。さらに、ベローシール４０を用いることにより、アクチュエータ１０がらせん状にシールされる。真空下（例えば、宇宙など）におけるアクチュエータ１０の作動を要求する用途において、らせん状にシールされるアクチュエータ１０は、真空下で作動しつつ、潤滑油を保持する。
【００１５】
上記実施例を参照して本発明について説明してきたが、本発明は限定的なものではなく、例示的なものに過ぎず、上記の実施例に限定されないことを理解されたい。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、種々の変更や修正がなされること理解されたい。
【符号の説明】
【００１６】
１０  リニアアクチュエータ
１２  ナット
１４  ねじ
１６  ハウジング
１８  らせん状チャネル
２０  ねじ外面
２２  ボールベアリング
２４  ねじ軸
２６  アイレット
２８  ブッシング
３０  ナット端部
３２  ねじ付き締め具
３８  Ｏリングシール
４０  ベローシール
４４  シール取付用フランジ
４６  ねじ付き締め具
５０  コンボリューション
【図１】
2011122722.tif 000003
【図２】
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