(57)【要約】【課題】進退動作する軸部のがたつきを低減するリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】シャフト２を軸方向に進退動作させるリニアアクチュエータ１００は、シャフト２が通る第一貫通孔１４ａとテーパ面１４ｃとを有し且つシャフト２を支持する第一テーパブッシュ１４と、テーパ面１４ｃを受け入れるように傾斜し且つテーパ面１４ｃを支持するテーパ受面１５ｂを有すると共に第一テーパブッシュ１４に隣り合ってシャフト２の周りに設けられる第二テーパブッシュ１５と、第一テーパブッシュ１４及び第二テーパブッシュ１５を互いに押し付けるウェーブワッシャ１２とを備える。第一テーパブッシュ１４は、第一貫通孔１４ａの径方向に可撓性を有し、テーパ面１４ｃは、第二テーパブッシュ１５に向かってシャフト２の径方向内側へ傾斜し、第二テーパブッシュ１５は、シャフト２の径方向で固定される。【選択図】図２
2017015144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部を軸方向に進退動作させるリニアアクチュエータにおいて、
前記軸部が通る貫通孔とテーパ面とを有し、前記軸部を支持する第一テーパ支持部材と、
前記テーパ面を受け入れるように傾斜し且つ前記テーパ面を支持するテーパ受面を有し、前記第一テーパ支持部材に隣り合って前記軸部の周りに設けられる第二テーパ支持部材と、
前記第一テーパ支持部材及び前記第二テーパ支持部材を互いに押し付ける付勢部材と
を備え、
前記第一テーパ支持部材は、前記貫通孔の径方向に可撓性を有し、
前記テーパ面は、前記第二テーパ支持部材に向かって前記軸部の径方向内側へ傾斜し、
前記第二テーパ支持部材は、前記軸部の径方向で固定されるリニアアクチュエータ。
【請求項２】
前記軸部を収容するシリンダをさらに備え、
前記シリンダは、前記シャフトの軸方向に離れて配置され且つ前記シリンダに固定される第一支持部及び第二支持部を有し、
前記第一支持部と前記第二支持部との間に、前記第一テーパ支持部材、前記第二テーパ支持部材及び前記付勢部材が配設される請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
前記テーパ面は、円錐面を構成し、
前記テーパ受面は、前記テーパ面に相補する形状の円錐面を構成する請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転運動を変換して軸を直線運動させるリニアアクチュエータがある。
例えば、特許文献１に記載されるリニアアクチュエータでは、ステッピングモータのウォームギヤによって、スピンドル軸のギヤホイールが回転駆動され、ギヤホイールが回転駆動されることによって、スピンドル軸がその軸心を中心に回転する。スピンドル軸が回転することによって、スピンドル軸を囲み且つスピンドル軸の外周面に螺合するシリンダが進退する。シリンダの外周面は、リニアアクチュエータのケース内の円筒状のスラスト軸受によって、摺動自在に支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８１３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されるリニアアクチュエータでは、円筒状のスラスト軸受が、シリンダを支持しているが、スラスト軸受とシリンダとの間には、僅かながらも隙間があるため、シリンダにがたつきが生じる場合がある。リニアアクチュエータは、シリンダに固定された部品を直線運動させるように使用されることが多く、車両、航空機等の振動が発生する場所に搭載されることが多い。シリンダにがたつきがある状態で振動を受けつつリニアアクチュエータが駆動すると、シリンダに固定された部品が、共振して大きく振れてしまい、部品又はリニアアクチュエータが破損する場合がある。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、進退動作する軸部のがたつきを低減するリニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るリニアアクチュエータは、軸部を軸方向に進退動作させるリニアアクチュエータにおいて、軸部が通る貫通孔とテーパ面とを有し、軸部を支持する第一テーパ支持部材と、テーパ面を受け入れるように傾斜し且つテーパ面を支持するテーパ受面を有し、第一テーパ支持部材に隣り合って軸部の周りに設けられる第二テーパ支持部材と、第一テーパ支持部材及び第二テーパ支持部材を互いに押し付ける付勢部材とを備え、第一テーパ支持部材は、貫通孔の径方向に可撓性を有し、テーパ面は、第二テーパ支持部材に向かって軸部の径方向内側へ傾斜し、第二テーパ支持部材は、軸部の径方向で固定される。
【０００７】
上記リニアアクチュエータは、軸部を収容するシリンダをさらに備え、シリンダは、シャフトの軸方向に離れて配置され且つシリンダに固定される第一支持部及び第二支持部を有し、第一支持部と第二支持部との間に、第一テーパ支持部材、第二テーパ支持部材及び付勢部材が配設されてよい。
テーパ面は、円錐面を構成し、テーパ受面は、テーパ面に相補する形状の円錐面を構成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るリニアアクチュエータによれば、進退動作する軸部のがたつきを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータの断面側面図である。
【図２】図１のリニアアクチュエータの軸受構造部付近を拡大した断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータについて添付図面に基づいて説明する。
図１を参照すると、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータ１００は、有底筒状のケース１と、ケース１内に軸方向に進退可能に設けられたシャフト２と、ケース１に一体に設けられ且つシャフト２を駆動するステッピングモータ３とを備えている。ここで、シャフト２は、軸部を構成している。
ケース１は、一端が開口した円筒状のシリンダ部１ａと、内部にギヤ収容空間１ｃを画成する基部１ｂとを一体に含む。ギヤ収容空間１ｃは、シリンダ部１ａの内側のシリンダ内部空間１ａａに連通している。基部１ｂ内では、ギヤ収容空間１ｃからシリンダ部１ａと反対側に向かって円筒状のシャフト収容空間１ｄが延在している。
【００１１】
シャフト２は、シャフト収容空間１ｄからギヤ収容空間１ｃを経てシリンダ内部空間１ａａにわたって延在している。
円柱状のシャフト２の外周面において、シャフト２の中央付近からシャフト収容空間１ｄに向かう部位に雄ねじが形成されており、この雄ねじが形成された部位は、シャフト２の雄ねじ部２ａを構成している。シャフト２の中央付近からシリンダ部１ａの開口部１ａｂに向かう部位は、ねじが形成されていないシャフト２のねじ無し部２ｂを構成している。
【００１２】
ギヤ収容空間１ｃ内には、ギヤホイール４が設けられている。略円環板状のギヤホイール４は、その中心に、内側に雌ねじが形成され且つギヤホイール４を貫通する雌ねじ穴４ａを有している。さらに、ギヤホイール４は、円環板の外周縁上に外周に沿ったギヤ歯４ｂを有している。雌ねじ穴４ａの雌ねじは、シャフト２の雄ねじ部２ａの雄ねじに螺合可能であるように構成されている。ギヤホイール４は、雌ねじ穴４ａを通るシャフト２の雄ねじ部２ａに雌ねじを螺合させ、シャフト２の長手方向である軸方向に垂直な方向に延在している。
さらに、ギヤホイール４のギヤ歯４ｂには、ステッピングモータ３によって回転駆動されるウォームギヤ５がギヤ係合している。
また、シリンダ部１ａ内において、開口部１ａｂ付近には、シャフト２を摺動自在に支持する軸受構造部１０が、シリンダ部１ａによって支持されて設けられている。
【００１３】
上述のようなリニアアクチュエータ１００は、ステッピングモータ３が駆動すると、ウォームギヤ５が回転駆動され、それにより、ギヤホイール４がシャフト２の周方向に回転駆動される。ギヤホイール４が回転すると、ギヤホイール４に雄ねじ部２ａで螺合するシャフト２が、軸方向に沿って移動させられることになる。
【００１４】
さらに、図２を参照して、軸受構造部１０の詳細を説明する。
軸受構造部１０において、シリンダ部１ａの内部でシャフト２を囲繞するように配置され且つその外周側でシリンダ部１ａの内周面１ａｃに固定された円環板状の支持部１１が配設されている。支持部１１におけるシリンダ部１ａの開口部１ａｂ側の表面には、円筒状の凹部１１ａが形成されている。ここで、支持部１１は、第一支持部を構成している。
凹部１１ａ内には、円環状のウェーブワッシャ１２が、シャフト２を囲繞するように配設され、支持部１１によって支持されている。ウェーブワッシャ１２は、シャフト２の軸方向に沿った付勢力を有する。ここで、ウェーブワッシャ１２は、付勢部材を構成している。なお、ウェーブワッシャ１２の代わりに、皿ばね、板ばね、コイルばねなどの様々な付勢部材が用いられてもよい。
【００１５】
シリンダ部１ａ内において、開口部１ａｂ側でウェーブワッシャ１２に当接するように、円環板状のワッシャ１３が、シャフト２を囲繞して配設されている。ワッシャ１３は、凹部１１ａの外径よりも小さい外径を有している。このため、ウェーブワッシャ１２がシャフト２の軸方向に伸縮しても、ワッシャ１３は、支持部１１と干渉しない。
【００１６】
シリンダ部１ａ内において、開口部１ａｂ側でワッシャ１３に当接するように、略円錐台形状の第一テーパブッシュ１４が、シャフト２を囲繞して配設されている。シャフト２のねじ無し部２ｂが通る第一テーパブッシュ１４の第一貫通孔１４ａは、ねじ無し部２ｂの外径と同等の内径を有している。第一テーパブッシュ１４は、ワッシャ１３側でシャフト２に垂直に延在する平坦な底面１４ｂと、開口部１ａｂ側のテーパ面１４ｃとを有している。テーパ面１４ｃは、開口部１ａｂに向かってシャフト２の径方向内側へと傾斜する、つまり開口部１ａｂに向かって先細になる円錐面を形成している。さらに、第一テーパブッシュ１４は、テーパ面１４ｃの開口部１ａｂ側の先端に、底面１４ｂの外径よりも大幅に小さい外径を有する円筒部１４ｄを一体に有している。第一テーパブッシュ１４は、第一貫通孔１４ａを拡径及び縮径するような可撓性を有するように形成されている。ここで、第一テーパブッシュ１４は、第一テーパ支持部材を構成している。
【００１７】
シリンダ部１ａ内において、開口部１ａｂ側で第一テーパブッシュ１４に当接するように、円環状の第二テーパブッシュ１５が、シャフト２を囲繞して配設されている。第二テーパブッシュ１５は、第一テーパブッシュ１４側において、第一テーパブッシュ１４のテーパ面１４ｃ及び円筒部１４ｄと整合する形状を有している。具体的には、第一テーパブッシュ１４側において、第二テーパブッシュ１５は、円筒部１４ｄの外径と同等の内径を有して円筒部１４ｄの円筒状の外周面に当接する第二貫通孔１５ａと、第二貫通孔１５ａから第一テーパブッシュ１４に向かってテーパ面１４ｃと同等の傾斜角度で末広がりになる円錐状のテーパ受面１５ｂとを有している。テーパ受面１５ｂは、第一テーパブッシュ１４に向かってシャフト２の径方向外側へと、テーパ面１４ｃに相補する形状で傾斜しており、テーパ面１４ｃに当接してテーパ面１４ｃを受け入れるように構成されている。第二テーパブッシュ１５は、開口部１ａｂ側において、シャフト２に垂直に延在する平坦な底面１５ｃを有している。第二テーパブッシュ１５の円筒状の外周面１５ｄの全体は、シリンダ部１ａによって径方向に支持されて固定されている。これにより、第一テーパブッシュ１４は、テーパ面１４ｃ及びテーパ受面１５ｂを介して、第二テーパブッシュ１５によって径方向に支持されている。第二テーパブッシュ１５は、第二貫通孔１５ａを拡径及び縮径するような可撓性を有していても有していなくてもよい。ここで、第二テーパブッシュ１５は、第二テーパ支持部材を構成している。
【００１８】
シリンダ部１ａ内において、第二テーパブッシュ１５の開口部１ａｂ側には、円環状の巻き止め輪つまりスパイラルリング１６が、シャフト２を囲繞するように配設されている。スパイラルリング１６は、径方向に可撓性を有しており、シリンダ部１ａの内周面１ａｃに形成された環状のスリット１ａｄにはめ込まれ、その外周側でシリンダ部１ａに支持され且つ固定されている。ここで、スパイラルリング１６は、第二支持部を構成している。
スパイラルリング１６と第二テーパブッシュ１５の底面１５ｃとの間には、円環板状のシム１７が、隙間調整用のスペーサとして、シャフト２を囲繞するようにはめ込まれている。
【００１９】
上述のような構成において、第一テーパブッシュ１４及び第二テーパブッシュ１５は、固定されている支持部１１及びスパイラルリング１６によって、シャフト２の軸方向で支持されると共に、シリンダ部１ａによって、シャフト２の径方向で支持されている。さらに、ウェーブワッシャ１２は、支持部１１とスパイラルリング１６との間でシャフト２の軸方向に圧縮された状態で存在している。このため、スパイラルリング１６は、ワッシャ１３を介して、第一テーパブッシュ１４を第二テーパブッシュ１５に対して押圧している。押圧される第一テーパブッシュ１４は、テーパ面１４ｃをテーパ受面１５ｂ上で径方向内側に向かって摺動させるようにして変形し、それにより第一貫通孔１４ａを縮径させてシャフト２を締め付ける。よって、シャフト２は、径方向にがたつきなく第一テーパブッシュ１４によって支持される。
【００２０】
テーパ受面１５ｂ上でのテーパ面１４ｃの摺動時、第二テーパブッシュ１５が第二貫通孔１５ａを拡径するように変形すると、第一テーパブッシュ１４の第一貫通孔１４ａの縮径量は小さくなるが、往復運動する際にシャフト２が第一テーパブッシュ１４から受ける抵抗は小さくなる。テーパ受面１５ｂ上でのテーパ面１４ｃの摺動時、第二テーパブッシュ１５が変形しなければ、第一貫通孔１４ａの縮径量は大きくなるが、往復運動する際にシャフト２が第一テーパブッシュ１４から受ける抵抗は大きくなる。このため、第二テーパブッシュ１５における可撓性は、適宜設定される。
【００２１】
上述で説明したように、本発明の実施の形態に係るリニアアクチュエータ１００は、シャフト２が通る第一貫通孔１４ａとテーパ面１４ｃとを有し且つシャフト２を支持する第一テーパブッシュ１４と、テーパ面１４ｃを受け入れるように傾斜し且つテーパ面１４ｃを支持するテーパ受面１５ｂを有すると共に第一テーパブッシュ１４に隣り合ってシャフト２の周りに設けられる第二テーパブッシュ１５と、第一テーパブッシュ１４及び第二テーパブッシュ１５を互いに押し付けるウェーブワッシャ１２とを備える。第一テーパブッシュ１４は、第一貫通孔１４ａの径方向に可撓性を有し、テーパ面１４ｃは、第二テーパブッシュ１５に向かってシャフト２の径方向内側へ傾斜し、第二テーパブッシュ１５は、シャフト２の径方向で固定される。
【００２２】
上述の構成において、ウェーブワッシャ１２により第二テーパブッシュ１５に押し付けられることによって、第一テーパブッシュ１４は、テーパ面１４ｃをテーパ受面１５ｂに押し付け、テーパ面１４ｃをテーパ受面１５ｂ上で径方向内側へと摺動させるような挙動をする。これにより、可撓性を有する第一テーパブッシュ１４は、第一貫通孔１４ａを縮径するように撓み、シャフト２を締め付ける。従って、シャフト２の径方向のがたつきが抑えられる。
【００２３】
実施の形態に係るリニアアクチュエータ１００の軸受構造部１０では、第一テーパブッシュ１４のテーパ面１４ｃ及び第二テーパブッシュ１５のテーパ受面１５ｂは、いずれも円錐面を形成していたが、これに限定されるものでない。テーパ面１４ｃ及びテーパ受面１５ｂは、円錐面の一部を構成するものであってもよく、湾曲しない平らな面を構成するものであってもよい。上述のような構成でも、第一テーパブッシュ１４を第二テーパブッシュ１５に押し付けることによって、第一テーパブッシュ１４の第一貫通孔１４ａを縮径するように撓ませることができる。
実施の形態に係るリニアアクチュエータ１００の軸受構造部１０では、ウェーブワッシャ１２は、第一テーパブッシュ１４を押圧していたが、第二テーパブッシュ１５を押圧するように構成されてもよい。
実施の形態では、ステッピングモータ３、ウォームギヤ５及びギヤホイール４を介してシャフト２が直線運動させられるリニアアクチュエータ１００に軸受構造部１０を設けた例を説明したが、軸受構造部１０は、軸を直線運動させるいかなるリニアアクチュエータに設けられてもよく、リニアアクチュエータ以外のジャッキ装置等の軸を直線運動させるいかなる装置に設けられてもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ  シリンダ部、２  シャフト（軸部）、１１  支持部（第一支持部）、１２  ウェーブワッシャ（付勢部材）、１４  第一テーパブッシュ（第一テーパ支持部材）、１４ａ  第一貫通孔、１４ｃ  テーパ面、１５  第二テーパブッシュ（第二テーパ支持部材）、１５ｂ  テーパ受面、１６  スパイラルリング（第二支持部）、１００  リニアアクチュエータ。
【図１】
2017015144.tif 000003
【図２】
2017015144.tif 000004