(57)【要約】【課題】部品点数を増加することなく、可動子の出力を安定化し、且つ、可動子の同軸性を向上することができるリニアアクチュエータを提供する。【解決手段】筒壁１０ａ及び該筒壁１０ａを閉塞する底壁１０ｂを有するとともに、中心軸線Ｏに沿って底壁１０ｂに突設されたガイド軸１０ｃを一体的に有するケース１０と、ガイド軸１０ｃが中心軸線Ｏに沿って相対移動可能に挿入される筒部３１ａ及び該筒部３１ａを閉塞する底部３１ｂを有する軸部材３１を備えた可動子２０と、底部３１ｂ及び該底部３１ｂに対向するガイド軸１０ｃの先端間に介装されて該先端及び底部３１ｂにそれぞれ固着され、中心軸線Ｏに沿う付勢力を発生するコイルスプリング３３と、固定子１１に設けられ通電時に発生する磁界によって可動子２０を中心軸線Ｏに沿って加振するコイル１６，１８とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒壁及び該筒壁を閉塞する底壁を有するとともに、前記筒壁の中心軸線に沿って前記底壁に突設されたガイド軸を一体的に有するケースと、
前記ガイド軸が前記中心軸線に沿って相対移動可能に挿入される筒部及び該筒部を閉塞する底部を有する軸部材を備えた可動子と、
前記底部及び該底部に対向する前記ガイド軸の先端間に介装されて前記先端及び前記底部にそれぞれ固着され、前記中心軸線に沿う付勢力を発生する付勢部材と、
前記ケース及び前記可動子のいずれか一方に設けられ、通電時に発生する磁界によって前記可動子を前記中心軸線に沿って加振するコイルとを備えたことを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記筒部には、前記ガイド軸に摺接するブッシュが固着されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項３】
請求項２に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記ブッシュは、前記可動子の振動時に、前記中心軸線に沿う方向の全長に亘って前記ガイド軸に常時摺接することを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のリニアアクチュエータにおいて、
前記ブッシュは、前記ガイド軸との摺接面が前記筒部との固着面よりも摩擦係数が小さくなるように２つの異なる材料で成形されていることを特徴とする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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、能動型防振アクチュエータ等として利用されるリニアアクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。このリニアアクチュエータは、制振対象に対して所定の質量を保有したマス部材（Ｍ）と、マス部材を加振し、マス部材に弾性体（２６）を介して連結された加振機構とを備えるもので、該加振機構は、マス部材を支持し、マス部材と分割された凸状部材（２８）と、該凸状部材を電磁力の増減により駆動し、マス部材を振動させる駆動部材とを備える。
【特許文献１】特開２００６−２５８２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、特許文献１では、マス部材及びプランジャ（２２）の加振に係る弾性体が上部ヨーク（１５）よりも上側に配置されていることで、特にその最大ストローク時にラジアル方向（横方向）の外力の影響を受けやすく、プランジャ等の偏心に伴い出力が不安定になる可能性がある。あるいは、プランジャ等の同軸性の精度を確保するための部品点数が多くなってもいる。また、弾性体に連結されたマス部材が更にその上側に配置されていることで、装置全体としての大型化を余儀なくされ搭載性が損なわれることになっている。
【０００４】
本発明の目的は、部品点数を増加することなく、可動子の出力を安定化し、且つ、可動子の同軸性を向上することができるリニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、筒壁及び該筒壁を閉塞する底壁を有するとともに、前記筒壁の中心軸線に沿って前記底壁に突設されたガイド軸を一体的に有するケースと、前記ガイド軸が前記中心軸線に沿って相対移動可能に挿入される筒部及び該筒部を閉塞する底部を有する軸部材を備えた可動子と、前記底部及び該底部に対向する前記ガイド軸の先端間に介装されて前記先端及び前記底部にそれぞれ固着され、前記中心軸線に沿う付勢力を発生する付勢部材と、前記ケース及び前記可動子のいずれか一方に設けられ、通電時に発生する磁界によって前記可動子を前記中心軸線に沿って加振するコイルとを備えたことを要旨とする。
【０００６】
同構成によれば、前記軸部材の前記筒部には、前記ケースに一体化された高剛性の前記ガイド軸が前記中心軸線に沿って相対移動可能に挿入される。そして、前記軸部材（筒部）は、前記中心軸線に沿う方向で前記ガイド軸に重合して支持されることで、特に前記可動子（軸部材）の最大ストローク時にあってもラジアル方向（横方向）の外力の影響を受けにくくすることができ、前記可動子の出力をより安定化することができる。また、前記ガイド軸に対する前記可動子（軸部材）の同軸性の精度を確保するための部品点数を削減することができる。さらに、前記可動子（軸部材）は、基本的に前記筒壁内に納めることができるため、装置全体としてより小型化することができる。さらにまた、前記筒部に前記ガイド軸を挿入することで前記可動子（軸部材）の同軸性の精度を確保できるため、組付性を向上することができる。また、前記可動子を一つの付勢部材のみで前記ガイド軸に支持（浮動支持）できるため、更に部品点数を削減することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記筒部には、前記ガイド軸に摺接するブッシュが固着されていることを要旨とする。
同構成によれば、前記軸部材は、前記筒部に固着されるブッシュを介して前記ガイド軸との密着性が向上されることで、前記可動子（軸部材）の出力を更に安定化し、前記ガイド軸に対する前記可動子（軸部材）の同軸性を更に向上することができる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記ブッシュは、前記可動子の振動時に、前記中心軸線に沿う方向の全長に亘って前記ガイド軸に常時摺接することを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、前記可動子の振動時にあっても、前記ブッシュは、前記中心軸線に沿う方向の全長に亘って前記ガイド軸に常時摺接することで、該ガイド軸との接触面積が不変となり、前記可動子の出力を更に安定化することができる。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のリニアアクチュエータにおいて、前記ブッシュは、前記ガイド軸との摺接面が前記筒部との固着面よりも摩擦係数が小さくなるように２つの異なる材料で成形されていることを要旨とする。
【００１１】
同構成によれば、前記ブッシュは、前記ガイド軸との摺接面が摩擦係数の小さい材料で成形されることで前記可動子の振動時のエネルギー損失を軽減することができ、一方、前記筒部との固着面が摩擦係数の大きい材料で成形されることで該筒部により堅固に固定することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、部品点数を増加することなく、可動子の出力を安定化し、且つ、可動子の同軸性を向上することができるリニアアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態に係るリニアアクチュエータを示す縦断面図である。同図に示されるように、このリニアアクチュエータの筐体をなすケース１０は、略円筒状の筒壁１０ａ及び該筒壁１０ａの図示上側の開口を閉塞する底壁１０ｂを有するとともに、前記筒壁１０ａの中心軸線Ｏに沿って前記底壁１０ｂに突設された略円柱状のガイド軸１０ｃを一体的に有する。そして、ガイド軸１０ｃの先端は、前記中心軸線Ｏに沿って円形に凹設されて座面１０ｄを形成する。なお、ガイド軸１０ｃの中心軸線Ｏに沿う方向の長さは、筒壁１０ａの中心軸線Ｏに沿う方向の長さよりも短く設定されている。また、ケース１０は、底壁１０ｂの近傍で段部１０ｅを介して拡開されている。
【００１４】
リニアアクチュエータの固定子１１は、前記中心軸線Ｏに沿って段部１０ｅ上に順番に並設された円環状の３つのティース１２，１３，１４を備えている。これらティース１２〜１４は、磁性金属（鉄、磁性ステンレスなど）にて形成されている。なお、固定子１１は、前記筒壁１０ａの図示下側の開口を閉塞するエンドキャップ（図示略）にて段部１０ｅとの間に挟持されることでケース１０に固定される。
【００１５】
段部１０ｅに隣接配置されて端磁極を形成するティース１２は、その内周部からティース１３側に突出するボス状の突片１２ａを有するとともに、外周部からティース１３側に延出して該ティース１３に当接するバックヨーク１２ｂを有する。また、ティース１２に隣接配置されて中央磁極を形成するティース１３は、その内周部からティース１２，１４側にそれぞれ突出するボス状の一対の突片１３ａ，１３ｂを有する。さらに、開口端側に配置されたティース１４は、その内周部からティース１３側に突出するボス状の突片１４ａを有するとともに、外周部からティース１３側に延出して該ティース１３に当接するバックヨーク１４ｂを有する。
【００１６】
隣り合うティース１２，１３間には、これらティース１２，１３間に形成される環状の凹部に嵌合する態様で、樹脂材からなる環状のボビン１５が装着されるとともに、該ボビン１５には、一側への巻き線方向でコイル１６が巻装されている。同様に、隣り合うティース１３，１４間には、これらティース１３，１４間に形成される環状の凹部に嵌合する態様で、樹脂材からなる環状のボビン１７が装着されるとともに、該ボビン１７には、前記コイル１６に対して反転した他側への巻き線方向でコイル１８が巻装されている。中心軸線Ｏに沿って並設された両コイル１６，１８は、直列接続されており、通電時には互いに相反する方向の磁界を形成する。
【００１７】
リニアアクチュエータの可動子２０は、非磁性材からなる軸部材３１を備えるとともに、該軸部材３１は、前記ガイド軸１０ｃが前記中心軸線Ｏに沿って相対移動可能に挿入される筒部３１ａ及び該筒部３１ａの図示下側の開口を閉塞する底部３１ｂを有する。そして、前記筒部３１ａには、前記ガイド軸１０ｃに摺接する円筒状のブッシュ３２が圧入にて固着されている。このブッシュ３２は、前記ガイド軸１０ｃとの摺接面が前記筒部３１ａとの固着面よりも摩擦係数が小さくなるように２つの異なる材料で成形されている。具体的には、前記ガイド軸１０ｃ側が低摩擦材からなる樹脂にて成形されており、前記筒部３１ａ側が金属にて成形されている。
【００１８】
なお、軸部材３１は、底部３１ｂの近傍で縮径されて座面３１ｃを形成する。そして、底部３１ｂ及び該底部３１ｂに対向する前記ガイド軸１０ｃの先端間には、前記両座面１０ｄ，３１ｃに一方の端部及び他方の端部がそれぞれ固着された付勢部材としてのコイルスプリング３３が介装されている。このコイルスプリング３３は、前記中心軸線Ｏに沿う付勢力を発生する。
【００１９】
前記軸部材３１の外周面には、ケース１０の底壁１０ｂ側及び開口側に配置された磁性金属からなる円環状の一対のヨーク２１，２２が接合されるとともに、中心軸線Ｏの方向でこれら両ヨーク２１，２２にて挟み込まれた円環状の永久磁石２３が接合されている。ヨーク２１，２２は、ティース１２〜１４の内径よりも小さい互いに同等の外径を有している。また、永久磁石２３は、例えば中心軸線Ｏの方向で着磁されたフェライト磁石からなり、ヨーク２１，２２の外径よりも若干小さい外径を有している。なお、永久磁石２３の中心軸線Ｏに沿った長さＬＭは、中央磁極を形成するティース１３の中心軸線Ｏに沿った長さＬＴ以下に設定されている。また、永久磁石２３の先端に対し径方向外側に若干突出するヨーク２１，２２の円環状の突出部は、可動子２０の磁極をそれぞれ形成する。
【００２０】
なお、前記ガイド軸１０ｃに案内される態様で該ガイド軸１０ｃに前記コイルスプリング３３を介して浮動支持された可動子２０は、中心軸線Ｏ（ガイド軸１０ｃ）に沿って往復移動可能となっている。そして、コイルスプリング３３は、その付勢力にて可動子２０を可動範囲の基準位置に復帰させるとともに固定子１１との空隙Ｃを確保する。
【００２１】
ここで、可動子２０が可動範囲の基準位置にあるとき、ヨーク２１は、前記突片１２ａ，１３ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置されるとともに、ヨーク２２は、前記突片１３ｂ，１４ａ間の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置され、更に永久磁石２３は、前記ティース１３の内周面の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。このような配置関係にあることで、コイル１６，１８の非通電時には、前記永久磁石２３による磁束は、前記一対のヨーク２１，２２と、固定子１１の中央磁極を形成するティース１３との間で閉ループとなる磁気回路を構成する。従って、この状態では、可動子２０をその可動範囲の基準位置に保持する力が働く。
【００２２】
また、前記両コイル１６，１８は、通電方向が正逆切り替えられて通電されるようになっており、通電時には、可動子２０は、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石２３が加振されることで、その可動範囲の中央位置（基準位置）を原点（振動中心）として中心軸線Ｏに沿って往復移動する。本実施形態において、前記ブッシュ３２は、可動子２０の振動時に、中心軸線Ｏに沿う方向の全長に亘って前記ガイド軸１０ｃに常時摺接するように設定されている。
【００２３】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、軸部材３１の筒部３１ａには、ケース１０に一体化された高剛性のガイド軸１０ｃが中心軸線Ｏに沿って相対移動可能に挿入される。そして、軸部材３１（筒部３１ａ）は、中心軸線Ｏに沿う方向でガイド軸１０ｃに重合して支持されることで、特に可動子２０（軸部材３１）の最大ストローク時にあってもラジアル方向（横方向）の外力の影響を受けにくくすることができ、可動子２０の出力をより安定化することができる。また、ガイド軸１０ｃに対する可動子２０（軸部材３１）の同軸性の精度を確保するための部品点数を削減してコストを削減することができる。さらに、可動子２０（軸部材３１）は、基本的に筒壁１０ａ内に納めることができるため、装置全体としてより小型化することができる。さらにまた、筒部３１ａにガイド軸１０ｃを挿入することで可動子２０（軸部材３１）の同軸性の精度を確保できるため、組付性を向上してコストを削減することができる。また、可動子２０を一つのコイルスプリング３３のみでガイド軸１０ｃに支持（浮動支持）できるため、更に部品点数を削減してコストを削減することができる。
【００２４】
（２）本実施形態では、筒部３１ａには、ガイド軸１０ｃに摺接するブッシュ３２が固着されていることで、軸部材３１は、ブッシュ３２を介してガイド軸１０ｃとの密着性が向上されて、可動子２０（軸部材３１）の出力を更に安定化し、ガイド軸１０ｃに対する可動子２０（軸部材３１）の同軸性を更に向上することができる。
【００２５】
（３）本実施形態では、ブッシュ３２は、可動子２０の振動時に、中心軸線Ｏに沿う方向の全長に亘ってガイド軸１０ｃに常時摺接することで、該ガイド軸１０ｃとの接触面積が不変となり、可動子２０の出力を更に安定化することができる。
【００２６】
（４）本実施形態では、ブッシュ３２は、ガイド軸１０ｃとの摺接面が摩擦係数の小さい材料で成形されることで可動子２０の振動時のエネルギー損失を軽減することができ、一方、筒部３１ａとの固着面が摩擦係数の大きい材料で成形されることで該筒部３１ａにより堅固に固定することができる。
【００２７】
（５）本実施形態では、ガイド軸１０ｃから筒部３１ａを抜くことで可動子２０を容易に取り外すことができるため、整備性を向上することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００２８】
・前記実施形態において、ガイド軸１０ｃ及び軸部材３１（ケース１０、固定子１１及び可動子２０）の同軸性が好適に確保されるのであれば、ブッシュ３２を割愛してもよい。
【００２９】
・前記実施形態において、可動子２０を加振する磁気回路の構成は一例である。例えば、可動子側にコイルを含めたリニアアクチュエータ（ボイスコイルモータ）であってもよい。
【００３０】
・前記実施形態において、コイルスプリング３３に代えて、例えばゴム材からなる弾性体を採用してもよい。
・前記実施形態において、可動子２０の可動範囲の基準位置は、該可動範囲の適宜の中間位置であってもよい。
【００３１】
・前記実施形態において、永久磁石２３は、ネオジム磁石などであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
・筒壁及び該筒壁を閉塞する底壁を有するケースと、該ケースに収容され中心軸線に沿って２つのコイル及び磁極を形成する３つのティースが並設された固定子と、前記中心軸線の方向で一対のヨークにて永久磁石を挟み込んでなる可動子と、前記コイルの非通電時に前記可動子を可動範囲の基準位置に復帰させるとともに前記固定子との空隙を確保する付勢部材とを備え、前記コイルへの通電時に発生する磁界によって前記可動子を前記中心軸線に沿って加振するリニアアクチュエータにおいて、
前記筒壁の中心軸線に沿って前記底壁に一体的に突設されたガイド軸と、
前記可動子に備えられ、前記ガイド軸が前記中心軸線に沿って相対移動可能に挿入される筒部及び該筒部を閉塞する底部を有するとともに、前記筒部の外周面に前記一対のヨーク及び前記永久磁石が接合される軸部材とを備え、
前記付勢部材は、前記底部及び該底部に対向する前記ガイド軸の先端間に介装されて前記先端及び前記底部にそれぞれ固着されていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００３３】
Ｏ…中心軸線、１０…ケース、１０ａ…筒壁、１０ｂ…底壁、１０ｃ…ガイド軸、１１…固定子、１６，１８…コイル、２０…可動子、３１…軸部材、３１ａ…筒部、３１ｂ…底部、３２…ブッシュ、３３…コイルスプリング（付勢部材）。
【図１】
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