(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ溝を有する駆動軸と、
この駆動軸を正負方向の回転を可能に支持するハウジングと、
前記ねじ溝に螺合され、駆動軸を正負方向に回転させることによりスラスト方向に沿って進退運動させることができる作用体と、
前記作用体に外力が作用し、駆動軸に一端側に向かうスラスト力と逆起トルクとが作用したときに、前記逆起トルクに対してブレーキトルクを駆動軸に与えることができるように、前記駆動軸とハウジングとの間に配置した、スラスト方向に沿って重合したブレーキ板とを具備するものにおいて、
前記駆動軸を、スラスト方向に沿って進退可能にハウジングに支持させるとともに、
スラストベアリングとこのスラストベアリングとスラスト方向において対向する位置にある受圧面との二つの受け要素からなり、一方の受け要素を駆動軸に設けるとともに他方の受け要素を、一方の受け要素より一端側に位置するようにハウジングに設けた係止機構と、
前記スラスト方向に沿って重合したブレーキ板のうち一端側に位置するブレーキ板とハウジングとの間に配置され、駆動軸がスラスト方向に沿って一端側に動かされたときにその弾性復帰力により、一端側に位置するブレーキ板を他端側に位置するブレーキ板に押し当てることができる弾性体とを具備するブレーキトルク制限機構を設けたものとし、
少なくとも駆動軸が無負荷状態において、一方の受け要素と他方の受け要素との間には、前記弾性体の弾性変形の範囲内において閉塞することができる隙間が形成されており、前記作用体に一定値を越える外力が加わった際には、前記一方の受け要素と前記他方の受け要素とが突き当たることを特徴とするアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじ型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ボールねじを用いたアクチュエータとしては、ボールねじ溝を有する駆動軸を正負方向に回転可能にハウジングに支持させ、この駆動軸を回転させることにより、ボールねじ溝にボールを介して結合した作用体を直線運動させるようにしたものが知られている。
【０００３】
しかして、この種のアクチュエータには、作用体に外力が加わり、駆動軸にスラスト力と逆起トルクとが作用することにより、システムがバックドライブすることを防止するため、ブレーキ機構が設けられている。
【０００４】
このブレーキ機構は、例えば、駆動軸に固定した摩擦板とハウジングに固定したブレーキ板とをスラスト方向に沿って重ね合わせてなるものであり、駆動軸とともに摩擦板にも作用するスラスト力でブレーキ板を押圧し、ブレーキ板に前記押圧力に反発するスラスト力を生じさせることにより、前記逆起トルクに対してブレーキトルク（スラスト力×ブレーキ板の摩擦係数）を駆動軸に付与できるようにしたものである。
【０００５】
したがって、適等な摩擦係数を有するブレーキ板を使用することにより、外力に比例して増加する逆起トルクをおさえられるブレーキトルクを駆動軸に付与できるようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したブレーキ機構であると、過大な負荷荷重が作用体に加わっても、駆動軸に作用する逆起トルクをおさえられるブレーキトルクが該駆動軸に付与されることとなり、関連機器が損傷する可能性がある。
【０００７】
さらに言えば、システムを助勢方向に作動させる時においても、駆動軸を回転させる必要がある。ブレーキトルクは、上述したようにスラスト力に比例するので、図１に示すように、ブレーキトルク下限の条件で駆動軸に作用する逆起トルクに対しバックドライブされないようにブレーキトルクを設定した場合、ブレーキトルクが上限の条件においては、大きなシステム駆動力（ＴＤ）を必要とするようになる。この駆動力（ＴＤ）は、図１に示すように、外力に比例して増加するので、この外力が過大になると、助勢方向に駆動しているのにも関わらずシステムを駆動できないことも生じうる。
【０００８】
本発明は、このような不具合に鑑みて、駆動軸をスラスト方向に沿って進退可能にハウジングに支持させるとともに、ブレーキ板を弾性体によりスラスト方向に沿って変位可能なものとすることにより、ブレーキ機構本来の機能を損なうことなく、作用体に過大な外力が加わったときにおいてのみ、ブレーキをリリースできるようにし、関連機器の損傷等を防止できるようにしたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のアクチュエータは、ねじ溝を有する駆動軸と、この駆動軸を正負方向の回転を可能に支持するハウジングと、前記ねじ溝に螺合され、駆動軸を正負方向に回転させることによりスラスト方向に沿って進退運動させることができる作用体と、前記作用体に外力が作用し、駆動軸に一端側に向かうスラスト力と逆起トルクとが作用したときに、前記逆起トルクに対してブレーキトルクを駆動軸に与えることができるように、前記駆動軸とハウジングとの間に配置した、スラスト方向に沿って重合したブレーキ板とを具備するものにおいて、前記駆動軸を、スラスト方向に沿って進退可能にハウジングに支持させるとともに、スラストベアリングとこのスラストベアリングとスラスト方向において対向する位置にある受圧面との二つの受け要素からなり、一方の受け要素を駆動軸に設けるとともに他方の受け要素を、一方の受け要素より一端側に位置するようにハウジングに設けた係止機構と、前記スラスト方向に沿って重合したブレーキ板のうち一端側に位置するブレーキ板とハウジングとの間に配置され、駆動軸がスラスト方向に沿って一端側に動かされたときにその弾性復帰力により、一端側に位置するブレーキ板を他端側に位置するブレーキ板に押し当てることができる弾性体とを具備するブレーキトルク制限機構を設けたものとし、少なくとも駆動軸が無負荷状態において、一方の受け要素と他方の受け要素との間には、前記弾性体の弾性変形の範囲内において閉塞することができる隙間が形成されており、前記作用体に一定値を越える外力が加わった際には、前記一方の受け要素と前記他方の受け要素とが突き当たることを特徴とする。
【００１０】
このようなものであると、作用体に加わる外力が一定値までは、換言すれば、その外力によって該駆動軸がスラスト方向に沿って一端側に移動し、隙間を閉塞するまでは、該外力によって駆動軸に誘起される逆起トルクに対してブレーキトルクを付与し、逆起トルクにより回転しようとする駆動軸に対しブレーキをかけることができ、一定値を越える外力から駆動軸に誘起される逆起トルクに対しては、ブレーキトルク制限機構によりブレーキトルクの上限を制限することができるので、ブレーキをリリースすることができるようになる。
【００１１】
すなわち、前記隙間幅と弾性体の弾性係数を適宜調整することにより、過大な荷重が作用体に加わった際においてのみ、ブレーキをリリースできるので、アクチュエータの信頼性を損なわずに、関連機器が損傷することを防止できるようになる。
【００１２】
さらに、ブレーキトルクの上限を設定できることは、図２に示すように、システム駆動力（ＴＤ）の上限をも制限できることに直結し、大きな駆動力（ＴＤ）を必要として、途中でシステムが駆動できなくなるという事体を回避することができるようになる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
【００１４】
図３に示すアクチュエータ１は、下端部にボールねじ溝２を有する駆動軸３と、この駆動軸３を正負方向の回転を可能に支持するハウジング４と、前記ボールねじ溝２にボールを介して螺合した例えばフラップ等の図示しない作用体と、前記駆動軸３の上端部に一体に設けたブレーキ板たる円板状の摩擦板８９と、この摩擦板８９に上方及び下方からそれぞれスラスト方向に沿って重合させたブレーキ板８、２１とを具備し、前記作用体に上げ方向荷重または下げ方向荷重が加わったときに、駆動軸３に作用する逆起トルクに対し駆動軸３にブレーキトルクを付与して、逆起トルクにより駆動軸３が回転しようとするのを止めれるように構成した、両方向荷重に対応したタイプのボールねじ型のものである。そして、駆動軸３にギヤを介して連結した左右にのびる入力軸６により前記駆動軸３を正負方向に回転させて、前記作用体を進退運動させることができるようになっている。具体的には、前記駆動軸３を正の方向に回転させることにより、作用体を下方に送ることができ、負の方向に回転させることにより、作用体を上方に送ることができるようになっている。
【００１５】
しかして、本実施例では、前記駆動軸３をスラスト方向に沿って上下に進退可能にハウジング４に支持させるとともに、上げ方向荷重に対して付与されるブレーキトルクの上限を設定することができる第一ブレーキトルク制限機構５と、下げ方向荷重に対して付与されるブレーキトルクの上限を設定することができる第二ブレーキトルク制限機構２０とを具備したものとしている。
【００１６】
第一ブレーキトルク制限機構５は、ブレーキ板８の上面にその下面が固定されるとともに駆動軸３にスラスト方向に沿って上下動可能に外嵌させたラチェットプレート７１をその構成要素とするラチェット機構７と、前記ラチェットプレート７１の上面と該上面より上方にハウジング４に形成した下向き面４１との間に配置した弾性体たるスプリング１２と、受圧面１０及びスラストベアリング９をその構成要素とする係止機構１１とを具備している。
【００１７】
ラチェット機構７は、図４に示すように、スプリング７２によって内側に弾性付勢させたラチェットポール７３を、ラチェットプレート７１を形成する歯７４に噛み合わさせたものである。前記ラチェットプレート７１は、歯７４を、ラチェットプレート７１が駆動軸３に対して正の方向に回転しようとするときにおいては、前記ラチェットポール７３がスプリング７２の弾性付勢力に逆らって外側に退避し、駆動軸３に対して負の方向に回転しようとする時においては、ラチェットポール７３が歯に噛み合って回転しないように形成した既知のものである。
【００１８】
スプリング１２は、上下方向に伸縮し、駆動軸３がスラスト方向に沿って上側に動かされたときにその弾性復帰力によりラチェットプレート７１とともにブレーキ板８を摩擦板８９に押し当てることができるものである。特に、本実施例では、スプリング１２とラチェットプレート７１の上面との間に、その下面がラチェットプレート７１の上面と接しているスラストベアリング１１０と、このスラストベアリング１１０の上面にその下面の一部が接する中間体５５とを配置している。この中間体５５は、前記スプリング１２にプリロードを与えることができるものであり、具体的には、該中間体５５下面の一部を、ハウジングに形成した上向きの当たり面１０９に当接させ、該中間体５５の上面と前記下向き面４１との間に、前記スプリング１２の無負荷状態におけるの全長の長さより狭い隙間９９を形成させて、この隙間９９にスプリング１２を配置している。
【００１９】
係止機構１１は、駆動軸３の下端部に固定したスラストベアリング９と、このスラストベアリング９より上方に位置するとともに、該スラストベアリング９とスラスト方向において対向するようにハウジング４に形成した受圧面１０とからなる。そして、少なくとも駆動軸３が無負荷状態において、スラストベアリング９と受圧面１０との間には、前記スプリング１２の弾性変形の範囲内において閉塞することができる隙間１３が形成されている。
【００２０】
第二ブレーキトルク制限機構２０は、ブレーキ板２１の下面にその上面が固定されるとともに駆動軸３にスラスト方向に沿って上下動可能に外嵌させたラチェットプレート６１をその構成要素とするラチェット機構６と、前記ラチェットプレート６１の下面と該下面より下方にハウジング４に形成した上向き面４２との間に配置した弾性体たるスプリング２５と、受圧面２３及びスラストベアリング２２をその構成要素とする係止機構２４とを具備している。
【００２１】
ラチェット機構６は、基本的な構成は前記ラチェット機構７と同様であり、スプリング６２によって内側に弾性付勢させたラチェットポール６３を、ラチェットプレート６１を形成する歯６４に噛み合わさせたものである。前記ラチェットプレート６１は、歯６４を、ラチェットプレート６１が駆動軸３に対して負の方向に回転しようとするときにおいては、前記ラチェットポール６３がスプリング６２の弾性付勢力に逆らって外側に退避し、駆動軸３に対して正の方向に回転しようとする時においては、ラチェットポール６３が歯に噛み合って回転しないように形成した既知のものである。
【００２２】
スプリング２５は、上下方向に伸縮し、駆動軸３がスラスト方向に沿って下側に動かされたときにその弾性復帰力によりラチェットプレート６１とともにブレーキ板２１を摩擦板８９に押し当てることができるものである。特に、本実施例では、スプリング２５とラチェットプレート６１の下面との間に、その上面がラチェットプレート６１の下面と接しているスラストベアリング１１１と、このスラストベアリング１１１の下面にその上面の一部が接する中間体９７とを配置している。この中間体９７は、前記スプリング２５にプリロードを与えることができるものであり、具体的には、該中間体９７の上面の一部を、ハウジングに形成した下向きの当たり面１０８に当接させ、該中間体９７の下面と前記上向き面４２との間に、前記スプリング２５の無負荷状態におけるの全長の長さより狭い隙間９６を形成させて、この隙間９６にスプリング２５を配置している。
【００２３】
係止機構２４は、駆動軸３の下端部に前記スラストベアリング９より下方に形成した受圧面２３と、この受圧面２３より下方に位置するとともに、受圧面２３とスラスト方向において対向するようにハウジング４に設けたスラストベアリング２２とからなる。そして、少なくとも駆動軸３が無負荷状態において、スラストベアリン２２と受圧面２３との間には、前記スプリング２５の弾性変形の範囲内において閉塞することができる隙間２６が形成されている。
【００２４】
しかして、作用体に上げ方向荷重が加わり、駆動軸３にプリロードを上回る上端側に向かうスラスト力と、負の方向の逆起トルクとが作用すると、ブレーキ板８はスプリング１２の弾性復帰力に逆らって、駆動軸３に固定された摩擦板８９との重合関係を保ったまま、｛（スラスト力）−（プリロード）｝÷（スプリング１２の弾性係数）で求められる距離分を上端側に移動することとなる。このとき、ブレーキ板８には、（プリロード）＋（スプリング１２の縮み量×スプリング１２のバネ係数）で求められるスラスト力が作用し、駆動軸３には、このスラスト力にブレーキ板８の摩擦係数を掛けて求められるブレーキトルクが作用する。そして、駆動軸３が逆起トルクにより負の方向に回転しようとするのを止めることができることとなる。
【００２５】
したがって、（プリロード）＋（スプリング１２のバネ係数）×（隙間１３の幅）で求めることができるスラスト力が駆動軸３に作用すると、スラストベアリング９と受圧面１０とが突き当たることとなり、これ以上のスラスト力が駆動軸３に作用しても、ブレーキ板８はさらに上端側へ移動しないようになる。すなわち、ブレーキ板８に作用するスラスト力の上限が制限され、駆動軸３に作用するスラスト力の一部は、スラストベアリング９が受け持ちハウジング４にパスされることとなる。この結果、駆動軸３に与えるブレーキトルクの上限が制限され、ブレーキがリリースされる。
【００２６】
なお、作用体に外力が加わり、駆動軸３に作用するスラスト力が、プリロードを上回らない場合には、前記ブレーキ板は上方には変位せず、駆動軸３には（スラスト力）×（摩擦板の摩擦係数）で求められるブレーキトルクが付与されることとなる。
【００２７】
また、作用体に下げ方向荷重が加わり、駆動軸３にプリロードを上回る下端側に向かうスラスト力と正の方向の逆起トルクとが作用した場合においても、上述した同様の作用を営むこととなり、駆動軸３に付与されるブレーキトルクの上限が制限され、ブレーキがリリースされる。
【００２８】
以上に説明した本実施例のアクチュエータ１であると、上げ方向荷重、下げ方向荷重に関わらず、作用体に加わる外力が一定値までは、換言すれば、その外力によって該駆動軸３がスラスト方向に沿って上端側あるいは下端側に移動し、隙間１３、２６を閉塞するまでは、該外力によって駆動軸３に誘起される逆起トルクに対してブレーキトルクを付与し、逆起トルクにより回転しようとする駆動軸３に対しブレーキをかけることができ、一定値を越える外力によって駆動軸３に誘起される逆起トルクに対しては、ブレーキトルク制限機構５、２０によってブレーキトルクの上限を制限することができるので、ブレーキをリリースすることができるようになる。
【００２９】
すなわち、前記隙間１３、２６の幅とスプリング１２、２５の弾性係数を適宜調整することにより、過大な荷重が作用体に加わった際においてのみ、ブレーキをリリースできるので、アクチュエータ１の信頼性を損なわずに、関連機器が損傷することを防止できるようになる。
【００３０】
さらに、上述したように、ブレーキトルクの上限設定することができるため、システム駆動力（ＴＤ）の上限をも制限することができるようになり、大きな駆動力（ＴＤ）を必要として、途中でシステムが駆動できなくなるという事体を回避することができるようになる。
【００３１】
また、ラチェット機構６、７を設けているので、反抗方向荷重作用時に、ブレーキトルクが作用しないようになる。また、無理なく駆動軸３を助勢方向に回転させることができるようになり、アクチュエータ１の安定性を向上できるようになる。
【００３２】
なお、本発明は、上述した実施例に限られるものではない。例えば、上記実施例のように摩擦板８９が両方向のスラスト力に対して作用を営むように構成したものではなく、ブレーキ板２１に対する摩擦板あるいはブレーキ板８に対する摩擦板を別途に設けてもよい。
【００３３】
さらに、上げ方向荷重あるいは下げ方向荷重のどちらか一方向においてのみ、ブレーキトルクを駆動軸に付与できるようにしたものでもよい。この場合にかかる構成は、上述した両方向荷重に対応し構成の半分、すなわち、ブレーキ板８あるいはブレーキ板２１等が不要になるのはいうまでもない。
【００３４】
また、弾性体はスプリングに限られず板バネ等でもよい。さらに言えば、様々なものが作用体として用いることができ、例えば、シリンダなどが挙げられる。
【００３５】
その他、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明した本発明によれば、ブレーキトルク制限機構により、ブレーキトルクの上限を制限することができるようになるので、前記隙間幅と弾性体の弾性係数を適宜調整することにより、過大な外力が作用体に加わった際には、ブレーキをリリースできるようになり、アクチュエータの信頼性を損なわずに、関連機器が損傷することを防止することができる。さらに、大きなシステム駆動力を必要として、途中でシステムが駆動できなくなるという事体を回避することができるようになり、アクチュエータの機能を損なうことをも防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のボールねじ型アクチュエータにおけるシステムの挙動図。
【図２】本発明の一実施例のボールねじ型アクチュエータにおけるシステムの挙動図。
【図３】本発明の一実施例のボールねじ型アクチュエータを示す模式図。
【図４】本発明の一実施例のラチェット機構を示す平面図。
【符号の説明】
１…アクチュエータ
２…ねじ溝（ボールねじ溝）
３…駆動軸
４…ハウジング
８、２１…ブレーキ板
５、２０…ブレーキトルク制限機構
９、２２…スラストベアリング
１０、２３…受圧面
１１、２４…係止機構
１２、２５…弾性体（スプリング）
１３、２６…隙間
８９…ブレーキ板（摩擦板）
【図１】
0004433568.tif 000002
【図２】
0004433568.tif 000003
【図３】
0004433568.tif 000004
【図４】
0004433568.tif 000005