JP2022109519A - 直動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】直動アクチュエータの直動ねじ要素が後進し切った際のロック状態発生を防止する。
【解決手段】第一ねじ要素１の回転力を第二ねじ要素２の軸方向の推力に変換するねじ機構と、第一ねじ要素１に回転力を与える駆動機構３とをケース４で支持する。第二ねじ要素２をケース４に対して回り止めする。後進方向の推力によりケース４に対して後進し切った第二ねじ要素２の後端面２ｄと第一ねじ要素１の前端面１ｃとの間に、スラストニードル軸受からなる後退ストッパ７を介在させることにより、第一ねじ要素１の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を小さくする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ねじ軸とナットの一方の回転運動を他方の直線運動に変換するねじ機構と、そのねじ軸とナットの一方を正逆回転させる駆動機構とを備える直動アクチュエータに関し、特に、ねじ機構と駆動機構をケースでユニット化したものに関する。

直動アクチュエータは、ねじ軸を回転させてナットを直動させるねじ軸回転タイプと、ナットを回転させてねじ軸を直動させるナット回転タイプとに大別される。

従来、ねじ機構の直動ねじ要素（ねじ軸回転タイプではナット、ナット回転タイプではねじ軸）が直動アクチュエータの出力部として構成されている。

直動アクチュエータの出力部が軸方向に直動するストロークを一定に制限するため、そのストロークの終端位置において直動ねじ要素の軸方向移動を規制することがある。その規制手段としてケースやねじ軸にストッパを設け、出力部である直動ねじ要素をストッパとの当接によって停止させるようにしている（例えば、特許文献１）。

直動アクチュエータの出力部である直動ねじ要素を相手部材と非連結に配置する使用環境も考えられる。このような使用環境の場合、相手部材を直動アクチュエータに対して配置する位置決めの際に軸方向の位置ずれが発生したり、相手部材が直動アクチュエータから独立して軸方向に動いたりすることがある。このため、駆動機構による直動ねじ要素の前進時、直動ねじ要素が相手部材に衝突し、回転ねじ要素と直動ねじ要素が噛み込むと、ねじ機構は、その後に駆動機構から回転ねじ要素に逆回転力を与えても直動ねじ要素を移動させることができないロック状態になってしまうことがある。

特許文献１の直動アクチュエータでは、ねじ機構のバックラッシと弾性部材を組み合わせて前進時の噛み込みを防止している。

特開２０２０－１４８２１３号公報

しかしながら、直動アクチュエータでは、直動ねじ要素の後進行程の終端位置を定めるストッパの位置が各種誤差の影響により適切でない場合や、直動ねじ要素の後進制御が適切でない場合、駆動機構による直動ねじ要素の後進時、後進行程の終端位置で直動ねじ要素がストッパに衝突し、回転ねじ要素と直動ねじ要素が噛み込んでロック状態になる可能性がある。

上述の背景に鑑み、この発明が解決しようとする課題は、直動アクチュエータの直動ねじ要素が後進し切った際のロック状態発生を防止することにある。

上記の課題を達成するため、この発明は、第一ねじ要素の回転力を第二ねじ要素の軸方向の推力に変換するねじ機構と、前記第一ねじ要素に前記回転力を与える駆動機構と、前記駆動機構と前記ねじ機構とを支持するケースとを備える直動アクチュエータにおいて、後進方向の前記推力により前記ケースに対して後進し切った前記第二ねじ要素の後端面と前記第一ねじ要素の前端面との間に介在する後退ストッパをさらに備え、前記第二ねじ要素は、前記ケースに対して回り止めされており、前記後退ストッパは、前記第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を前記第一ねじ要素の前端面及び前記第二ねじ要素の後端面の摩擦係数よりも小さくしたものである構成を採用したものである。

上記構成の採用により、ケースに対して回り止めされた第二ねじ要素は、第一ねじ要素の回転に伴ってケースに対して後進させられ、その第二ねじ要素が後進行程の終端位置に達した際、後退ストッパが第二ねじ要素の後端面と第一ねじ要素の前端面との間に介在している。その後退ストッパが第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を前記第一ねじ要素の前端面及び前記第二ねじ要素の後端面の摩擦係数よりも小さくしたものであるから、後進し切った第二ねじ要素を前進させる際、第一ねじ要素の回転に抵抗する摩擦力を、第一ねじ要素の前端面と第二ねじ要素の後端面を直接に摺動させる場合の摩擦力に比して小さくすることができる。このため、第二ねじ要素が後進し切った際に第一ねじ要素と第二ねじ要素の噛み込みが生じても、駆動機構で第一ねじ要素を回転させて噛み込みを解消し易くなり、これにより、ロック状態の発生を防止することができる。

前記後退ストッパは、スラスト転がり軸受からなるとよい。このようにすると、第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の大部分が転がり摩擦になるので、摩擦係数を小さくするのに好適である。

また、前記後退ストッパは、スラストニードル軸受からなるとよい。このようにすると、転動体と軌道面が線接触になるので、スラスト玉軸受に比して、スラスト荷重を受けた際に軌道面の接触部が窪みにくく、第一ねじ要素を回転させる際に転動体が転がり易くなり、転がり抵抗を抑えることができる。

また、前記後退ストッパは、前記第一ねじ要素の前端面と前記第二ねじ要素の後端面を軌道面としたものであるとよい。このようにすると、部品点数を抑えることができる。

また、前記第一ねじ要素、前記第二ねじ要素及び前記ケースに対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸と、前記第二ねじ要素の前進方向の前記推力を前記出力軸まで伝達するように前記出力軸と前記第二ねじ要素との間に配置され、前記出力軸が前進可能な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素と前記出力軸を前進方向に連動させ、前記出力軸が前進不可な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素に後進方向の弾性反発力を与えかつ前記出力軸に前進方向の弾性反発力を与える弾性要素とをさらに備え、後進方向の前記推力を前記出力軸に伝達すると共に前記第二ねじ要素に対する前記出力軸の前進を規制する係止部が前記第二ねじ要素に設けられているとよい。このようにすると、出力軸を直動アクチュエータの出力部とし、第二ねじ要素を直動ねじ要素として、駆動機構による第二ねじ要素の前進駆動中、第二ねじ要素の前進方向の推力が弾性要素を介して出力軸に伝達されるので、第二ねじ要素と出力軸を前進方向に連動させることが可能である。また、駆動機構による第二ねじ要素の後進駆動中、第二ねじ要素の後進方向の推力が係止部を介して出力軸に伝達されると共に第二ねじ要素に対する出力軸の前進が規制されるので、第二ねじ要素と出力軸を後進方向に連動させることが可能である。第二ねじ要素の前進駆動中に出力軸が相手部材に衝突した場合、弾性要素の弾性反発力が第二ねじ要素に対して後進方向に与えられ、出力軸に対して前進方向に与えられるので、衝突時の衝撃が弾性要素で吸収されると共に、第二ねじ要素の前進速度が減速させられる。このため、第一ねじ要素と第二ねじ要素の噛み込みが防止され、これにより、ねじ機構でのロック状態発生を防止することができる。

また、前記第二ねじ要素は、軸方向に延びる中空軸部と、前記中空軸部の内側に配置された前記弾性要素の後端を受ける後壁部とを有し、前記出力軸は、前記弾性要素の前端を受けるように前記中空軸部の内側に配置された後部を有し、前記第二ねじ要素の後端面は、前記後壁部に形成されているとよい。このようにすると、弾性要素及び出力軸の後部を係止部と後壁部で第二ねじ要素の中空軸部内に保持したサブユニットとし、その後壁部を利用した後端面で後退ストッパを受けることができる。

また、前記第一ねじ要素は、径方向に突き出た鍔部を有し、前記第一ねじ要素の前端面は、前記鍔部に形成されており、前記後退ストッパに対して後方の位置で前記鍔部と前記ケースとの間に介在するスラスト転がり軸受が配置されているとよい。このようにすると、第一ねじ要素の鍔部の前端面で後退ストッパを受け、その際、鍔部を後方側からスラスト転がり軸受で支持し、後退ストッパからのスラスト荷重による鍔部の変形を防ぎ、ひいては後退ストッパの変形を防いで第一ねじ要素に対する回転抵抗の増大を防止することができる。

上述のように、この発明は、上記構成の採用により、直動アクチュエータの直動ねじ要素が後進し切った際のロック状態発生を防止することができる。

この発明の第一実施形態に係る直動アクチュエータを示す縦断面図 図１の状態から直動アクチュエータの出力軸を前進させた様子を示す縦断面図 この発明の第二実施形態に係る直動アクチュエータを示す縦断面図

以下、この発明の第一実施形態を添付の図１、図２に基づいて説明する。

図１に示すこの直動アクチュエータは、第一ねじ要素１の回転力を第二ねじ要素２の軸方向の推力に変換するねじ機構と、第一ねじ要素１に回転力を与える駆動機構３と、駆動機構３と前述のねじ機構とを支持するケース４と、第一ねじ要素１、第二ねじ要素２及びケース４に対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸５と、出力軸５を第二ねじ要素２に対して前進方向に付勢する弾性要素６と、第一ねじ要素１と第二ねじ要素２との間に配置された後退ストッパ７と、第一ねじ要素１とケース４との間に配置されたスラスト転がり軸受８と、を備える。

ここで、軸方向とは、第一ねじ要素１の回転軸線に沿った方向のことをいう。以下、その回転軸線に対して直角な方向のことを径方向といい、その回転軸線回りに一周する方向を円周方向という。また、第二ねじ要素２が相手部材Ｐに向かって軸方向に図中右方へ移動する方向を前進方向（前方）とし、第二ねじ要素２が軸方向に図中左方へ移動する方向を後進方向（後方）とする。

第一ねじ要素１は、ケース４に対して回転可能かつ軸方向に移動不可に配置されている。第一ねじ要素１は、雄ねじ部１ａと、雄ねじ部１ａの後方側から径方向に突き出た鍔部１ｂと、鍔部１ｂに形成された前端面１ｃとを一体に形成した雄ねじ部品からなる。第一ねじ要素１の全体は、金属、例えば、鉄系材料によって形成されている。

第一ねじ要素１は、その後方側の端部で開口した中空軸状になっている。第一ねじ要素１の中空部に駆動機構３の駆動軸３ａが連結されている。第一ねじ要素１の鍔部１ｂは、ケース４の内周によって径方向に支持されている。第一ねじ要素１の前端面１ｃは、径方向に沿い、円周方向の全周に連続する円環面状に形成されている。

駆動機構３は、駆動軸３ａから回転を出力する電動モータからなる。駆動機構３は、駆動軸３ａを正逆回転させることができる。駆動軸３ａと 第一ねじ要素１の中空部は、正逆回転のいずれの回転方向にも回転力を伝達可能に嵌合されている。なお、この回転伝達構造は、二面幅やＤカットといった多角形状、またはスプライン等が適用される。駆動機構３の駆動軸３ａと第一ねじ要素１とを直結した例を示したが、駆動軸と第一ねじ要素とを平行に配置したり、駆動軸と第一ねじ要素間に回転力を伝達する歯車機構を追加したりすることも可能である。

ケース４は、第一ねじ要素１及び第二ねじ要素２を支持するねじケース４ａと、ねじケース４ａの前端部に合わさったフロントカバー４ｂと、フロントカバー４ｂをねじケース４ａの前端部に締結する複数のボルト４ｃと、駆動機構３を支持するモータホルダ４ｄと、モータホルダ４ｄをねじケース４ａの後端部に締結するボルト４ｅとで構成されている。モータホルダ４ｄは、駆動機構３の駆動軸３ａと第一ねじ要素１の同軸配置及び結合状態を保つ。

第二ねじ要素２は、ケース４に対して回転不可かつ軸方向に移動可能に配置されている。第二ねじ要素２は、第一ねじ要素１の雄ねじ部１ａにねじ嵌合された雌ねじ部２ａと、雌ねじ部２ａを取り囲むように軸方向に延びる中空軸部２ｂと、中空軸部２ｂと雌ねじ部２ａの後方側を繋ぐ後壁部２ｃと、後壁部２ｃに形成された後端面２ｄとを一体に形成したナットを有する。

中空軸部２ｂの外径面は、ねじケース４ａの内側と軸方向に摺動可能に接触する嵌め合い面を含み、ねじケース４ａの内側によって径方向に支持されている。

また、中空軸部２ｂには、中空軸部２ｂの外径面から径方向に延びるピン挿入孔が形成されている。中空軸部２ｂのピン挿入孔には、第二ねじ要素２をケース４に対して回り止めするためのピン９が圧入されている。

ねじケース４ａには、軸方向に延びるスリット部４ｆが形成されている。中空軸部２ｂに固定されたピン９は、ねじケース４ａのスリット部４ｆの空間に挿入されている。第二ねじ要素２に回転力が与えられると、ピン９がスリット部４ｆと回転方向に係合するため、第二ねじ要素２はケース４に対して回転することができない。なお、回り止め構造は他のものでもよく、ピンを用いずに多角断面形状のナットとねじケースの嵌合構造でもよい。

出力軸５は、軸方向に延びる段付き軸部５ａと、中空軸部２ｂの内側に配置された後部５ｂとを有する。

段付き軸部５ａは、前方に向かって小径となっている。段付き軸部５ａは、フロントカバー４ｂの貫通口を通じて相手部材Ｐと軸方向に対向する。段付き軸部５ａの小径側軸部は、相手部材Ｐに軸方向に突き当てられる。なお、相手部材Ｐと出力軸５は、各々が独立して軸方向に移動可能な非連結の状態で配置されており、常に軸方向に一体で移動するとは限らない。

出力軸５の後部５ｂは、中空軸部２ｂの内側に対して軸方向に摺動可能に嵌合されている。中空軸部２ｂの内側には、出力軸５の後部５ｂを中空軸部２ｂに対して抜け止めする係止部１０が設けられている。係止部１０は、止め輪からなる。係止部１０は、中空軸部２ｂの内側に形成された止め輪溝に取り付けられている。

弾性要素６は、環状ばねからなる。環状ばねとして、圧縮コイルばねが採用されている。弾性要素６は、複数のばね部材で構成してもよい。

弾性要素６は、中空軸部２ｂの内側において後壁部２ｃと出力軸５の後部５ｂとの間に配置されている。後壁部２ｃ、後部５ｂは、それぞれ対応の弾性要素６の後端又は前端を受ける。係止部１０は、第二ねじ要素２の後進方向の推力を出力軸５に伝達すると共に、弾性要素６によって生成される弾性反発力に抗して中空軸部２ｂに対する出力軸５の前進を阻止する。

図２に示すように、フロントカバー４ｂは、出力軸５の段付き軸部５ａの大径側軸部の前端と軸方向に対向する後端面４ｇを有する。フロントカバー４ｂの後端面４ｇｂは、径方向に沿う環状平坦面からなる。フロントカバー４ｂの後端面４ｇは、出力軸５との接触によってケース４に対する出力軸５の前進を停止させる部位となる。また、フロントカバー４ｂの後端面４ｇは、出力軸５との接触後にさらに第二ねじ要素２が前進した場合に中空軸部２ｂの前端と接触することによってケース４に対する第二ねじ要素２の前進を停止させる部位となる。すなわち、フロントカバー４ｂの後端面４ｇは、ケース４に対する出力軸５の往復移動のストロークの前進側終端位置（前進限界位置）と、ケース４に対する第二ねじ要素２の前進行程の終端位置とを定める部位となる。

出力軸５は、前述のように一定の往復移動のストロークの範囲内でケース４に対して軸方向に往復移動可能に配置されている。出力軸５は、この直動アクチュエータの出力部となる部位であり、出力軸５の往復移動のストロークは、この直動アクチュエータで相手部材Ｐの軸方向位置を調整可能な駆動範囲に相当する。

ここで、図１は、駆動機構３に基づく後進方向の推力で第二ねじ要素２が後進し切った状態を示し、図２は、出力軸５がフロントカバー４ｂの後端面４ｇに接触するまで第二ねじ要素２が前進方向の推力で前進したときの状態を示す。駆動機構３による第二ねじ要素２の前後進のストロークは、出力軸５の往復移動のストロークよりも長く、その冗長分は、弾性要素６を駆動機構３によって図２の状態からさらに圧縮させられる軸方向長さに基づく。

弾性要素６は、予め所定の圧縮状態で中空軸部２ｂの内側に配置されている。これは、相手部材Ｐやケース４側から抵抗を受けずに第二ねじ要素２及び出力軸５が前進又は後進する際、係止部１０、出力軸５経由で伝達された推力で弾性要素６が一層軸方向に圧縮されることを避け、第二ねじ要素２の前進又は後進に連動して出力軸５を前進又は後進させ、第二ねじ要素２の前進又は後進に対する出力軸５のストロークの損失を実質的に無くすためである。

図１に示す第二ねじ要素２を駆動機構３によって前進駆動する場合を考える。この場合、出力軸５がフロントカバー４ｂの後端面４ｇに接触するまでの間、第二ねじ要素２の後壁部２ｃと弾性要素６と係止部１０によって第二ねじ要素２と出力軸５の前進が連動させられる。やがて出力軸５が図２の位置に達すると、出力軸５がフロントカバー４ｂの後端面４ｇに当接して停止させられる。第二ねじ要素２が図２の状態からさらに前進する場合、出力軸５に対して第二ねじ要素２が前進していき、出力軸５の後部５ｂと第二ねじ要素２の後壁部２ｃとの間の軸方向間隔が狭くなっていく。このため、弾性要素６が軸方向に圧縮され、その弾性反発力が後壁部２ｃに後進方向に与えられ、出力軸５に前進方向に与えられてケース４に受けられる。このため、後壁部２ｃに与えられた後進方向の弾性反発力は、第二ねじ要素２の前進を減速させる作用を奏する。この後進方向の弾性反発力は、中空軸部２ｂの前端がフロントカバー４ｂの後端面４ｇに当接して第二ねじ要素２が停止させられるまで次第に大きくなる。このため、第二ねじ要素２の前進行程の終端位置での第二ねじ要素２の前進速度は減速させられており、中空軸部２ｂの前端とフロントカバー４ｂの後端面４ｇの当接は、第一ねじ要素１の雄ねじ部１ａと第二ねじ要素２の雌ねじ部２ａの噛み込みでロック状態が発生する程の勢いになりにくく、仮に中空軸部２ｂの前端とフロントカバー４ｂの後端面４ｇの衝突が生じたとしても弾性要素６の衝撃吸収作用で雄ねじ部１ａと雌ねじ部２ａの噛み込みが防止される。これにより、第二ねじ要素２の前進時、雄ねじ部１ａと雌ねじ部２ａ間が高摩擦状態とならず、ねじ機構でのロック状態発生が防止される。

なお、この実施形態では、第二ねじ要素２の前進行程の終端位置をケース４との接触で定めるようにしたが、弾性要素６の弾性反発力で第二ねじ要素２の前進行程の終端位置を定めてもよい。すなわち、駆動機構３の最大出力に基づく第二ねじ要素２の推力と同等以上の弾性反発力を生成可能な弾性要素６を採用すれば、出力軸５の前進停止後に増大する弾性要素６の弾性反発力で第二ねじ要素２の前進が停止させられる位置が前進行程の終端位置となる。

今、図２の状態から駆動機構３によって第二ねじ要素２を後進駆動する場合を考える。この場合、第二ねじ要素２の係止部１０と出力軸５の後部５ｂと弾性要素６によって第二ねじ要素２と出力軸５の後進が連動させられ、図１の状態に戻っていく。後退ストッパ７は、後進する第二ねじ要素２の後端面２ｄから当接されて第二ねじ要素２の後進を停止させると共に、第一ねじ要素１と第二ねじ要素２間で作用する純スラスト荷重を支持する。第二ねじ要素２が後進し切った場合でも、後退ストッパ７の介在により、第一ねじ要素１と第二ねじ要素２は、非接触の状態に保たれる。

その後退ストッパ７は、第一ねじ要素１の鍔部１ｂの外周とねじケース４ａの内周との間に嵌着された軸受からなる。後退ストッパ７は、後進方向の推力によりケース４に対して後進し切った第二ねじ要素２の後端面２ｄと第一ねじ要素１の前端面１ｃとの間に介在するように配置されている。

第一ねじ要素１の鍔部１ｂの前端面１ｃと、第二ねじ要素２の後壁部２ｃの後端面２ｄとは、互いに軸方向に対向する位置にある。これら前端面１ｃ、後端面２ｄは、それぞれ径方向に沿い、互いに対面する環状面になっている。

後退ストッパ７は、鍔部１ｂの前端面１ｃに接する軌道盤７ａ、後壁部２ｃの後端面２ｄに接する軌道盤７ｂと、軌道盤７ａ、７ｂに形成された軌道面間に介在する複数の転動体７ｃと、これら転動体７ｃを保持する保持器７ｄとで構成されている。転動体７ｃは、ニードルからなる。すなわち、後退ストッパ７は、スラスト転がり軸受の一種であるスラストニードル軸受からなる。後退ストッパ７の保持器７ｄは、第一ねじ要素１の鍔部１ｂの外周によって径方向に案内される。鍔部１ｂが後退ストッパ７を径方向に支持する保持器嵌合部位の外径は、鍔部１ｂの外径よりも小さくなっている。これは、保持器７ｄを径方向に案内する接触部の面積を減らし、案内時のすべり抵抗を抑制するためである。

後退ストッパ７が第一ねじ要素１の回転に対して抵抗する部位は、軌道盤７ａ、７ｂの各軌道面と各転動体７ｃとの間で生じる複数の転がり摩擦部、転動体７ｃと保持器７ｄの滑り摩擦部、保持器７ｄと鍔部１ｂの滑り摩擦部で実質的に決まる。すなわち、これら摩擦部に基づく摩擦係数は、駆動機構３から与える駆動力で第二ねじ要素２を前進させる方向に第一ねじ要素１を回転させる際、後退ストッパ７が第一ねじ要素１に与える回転抵抗に対応する。その摩擦係数は、第一ねじ要素１の前端面１ｃ及び第二ねじ要素２の後端面２ｄの摩擦係数よりも小さい。すなわち、後進し切った第二ねじ要素２の後端面２ｄが第一ねじ要素１の前端面１ｃに当接する仮想比較例において当該後端面２ｄと前端面１ｃが密着させられた環状面同士の接触部における摩擦係数で決まる回転抵抗に比して、図示の後退ストッパ７を構成する軸受の軸受回転トルクは、明らかに小さい。このため、第二ねじ要素２が後進し切った際に第一ねじ要素１の雄ねじ部１ａと第二ねじ要素２の雌ねじ部２ａで噛み込みが生じても、駆動機構３で第一ねじ要素１を回転させて噛み込みを解消し易くなる。これにより、第二ねじ要素２の後進時、ねじ機構でのロック状態発生が防止される。

なお、後退ストッパは、第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を第一ねじ要素の前端面及び第二ねじ要素の後端面の摩擦係数よりも小さくするものであればよく、スラスト玉軸受でもよいし、固体潤滑軸受、無潤滑軸受、自己潤滑軸受、焼結含油軸受等のスラスト滑り軸受でもよい。

スラスト転がり軸受８は、第一ねじ要素１の鍔部１ｂとねじケース４ａの後端壁との間に介在するようにねじケース４ａの内周に嵌着されている。スラスト転がり軸受８は、軸方向に対面する軌道盤８ａ、８ｂと、軌道盤８ａ、８ｂに形成された軌道面間に介在する複数の転動体８ｃと、これら転動体８ｃを保持する保持器８ｄとからなる。転動体８ｃは、ニードルからなる。すなわち、スラスト転がり軸受８は、スラストニードル軸受からなる。

スラスト転がり軸受８は、第一ねじ要素１の鍔部１ｂとねじケース４ａの後端壁間で作用する純スラスト荷重を支持する。この支持により、後退ストッパ７からの後進方向のスラスト荷重を鍔部１ｂで受けた際の鍔部１ｂの変形が防止され、ひいては、後退ストッパ７の軌道面が歪になって軸受回転トルクの増大に至ることが防止される。

この直動アクチュエータは、上述のように、第一ねじ要素１の回転力を第二ねじ要素２の軸方向の推力に変換するねじ機構と、第一ねじ要素１に回転力を与える駆動機構３と、駆動機構３とねじ機構とを支持するケース４と、後進方向の推力によりケース４に対して後進し切った第二ねじ要素２の後端面２ｄと第一ねじ要素１の前端面１ｃとの間に介在する後退ストッパ７とを備え、第二ねじ要素２がケース４に対して回り止めされており、後退ストッパ７が第一ねじ要素１の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を第一ねじ要素１の前端面１ｃ及び第二ねじ要素２の後端面２ｄの摩擦係数よりも小さくしたものであることにより、ケース４に対して回り止めされた第二ねじ要素２が第一ねじ要素１の回転に伴ってケース４に対して後進させられ、その第二ねじ要素２が後進行程の終端位置に達した際、後退ストッパ７が第二ねじ要素２の後端面２ｄと第一ねじ要素１の前端面１ｃとの間に介在している。その後退ストッパ７が第一ねじ要素１の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を第一ねじ要素１の前端面１ｃ及び第二ねじ要素２の後端面２ｄの摩擦係数よりも小さくしたものであるから、後進し切った第二ねじ要素２を前進させる際、第一ねじ要素１の回転に抵抗する摩擦力を、第一ねじ要素１の前端面１ｃと第二ねじ要素２の後端面２ｄを直接に摺動させる場合の摩擦力に比して小さくすることができる。このため、第二ねじ要素２が後進し切った際に第一ねじ要素１と第二ねじ要素２の噛み込みが生じても、駆動機構３で第一ねじ要素１を回転させて噛み込みを解消し易くなる。これにより、この直動アクチュエータは、その直動ねじ要素である第二ねじ要素２が後進し切った際のロック状態発生を防止することができる。

また、この直動アクチュエータは、後退ストッパ７がスラスト転がり軸受からなることにより、第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の大部分が転がり摩擦になるので、摩擦係数を小さくするのに好適である。

また、この直動アクチュエータは、後退ストッパ７がスラストニードル軸受からなることにより、転動体７ｃと軌道面が線接触になるので、スラスト玉軸受に比して、転動体７ｃからのスラスト荷重で軌道盤７ａ、７ｂの各軌道面の接触部に生じる微小窪みが浅くなり、第一ねじ要素１を回転させる当初、転動体７ｃが微小窪みから転がり出るのに要する軸受回転トルクが小さくなり、ひいては、第一ねじ要素１を回転させる際に転動体７ｃが転がり易くなり、転動体７ｃと軌道面間の転がり抵抗を抑えることができる。

また、この直動アクチュエータは、第一ねじ要素１、第二ねじ要素２及びケース４に対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸５と、第二ねじ要素２の前進方向の推力を出力軸５まで伝達するように出力軸５と第二ねじ要素２との間に配置され、出力軸５が前進可能な状態で前進方向の推力を伝達する場合に第二ねじ要素２と出力軸５を前進方向に連動させ、出力軸５が前進不可な状態で前進方向の推力を伝達する場合に第二ねじ要素２に後進方向の弾性反発力を与えかつ出力軸５に前進方向の弾性反発力を与える弾性要素６とをさらに備え、後進方向の推力を出力軸５に伝達すると共に第二ねじ要素２に対する出力軸５の前進を規制する係止部１０が第二ねじ要素２に設けられていることにより、出力軸５を直動アクチュエータの出力部とし、第二ねじ要素２を直動ねじ要素として、駆動機構３による第二ねじ要素２の前進駆動中、第二ねじ要素２の前進方向の推力が弾性要素６を介して出力軸５に伝達されるので、第二ねじ要素２と出力軸５を前進方向に連動させられ、また、駆動機構３による第二ねじ要素２の後進駆動中、第二ねじ要素２の後進方向の推力が係止部１０を介して出力軸５に伝達されると共に第二ねじ要素２に対する出力軸５の前進が規制されるので、第二ねじ要素２と出力軸５を後進方向に連動させられ、第二ねじ要素２の前進駆動中に出力軸５が相手部材Ｐに衝突した場合、弾性要素６の弾性反発力が第二ねじ要素２に対して後進方向に与えられ、出力軸５に対して前進方向に与えられて衝突時の衝撃が弾性要素６で吸収されると共に、第二ねじ要素２の前進速度が減速させられ、これにより、第一ねじ要素１と第二ねじ要素２の噛み込みが防止され、ひいては、ねじ機構でのロック状態発生を防止することができる。

また、この直動アクチュエータは、第二ねじ要素２が軸方向に延びる中空軸部２ｂと、中空軸部２ｂの内側に配置された弾性要素６の後端を受ける後壁部２ｃとを有し、出力軸５が弾性要素６の前端を受けるように中空軸部２ｂの内側に配置された後部５ｂを有し、第二ねじ要素２の後端面２ｄが後壁部２ｃに形成されていることにより、弾性要素６及び出力軸５の後部５ｂを係止部１０と後壁部２ｃで第二ねじ要素２の中空軸部２ｂ内に保持したサブユニットとし、その後壁部２ｃを利用した後端面２ｄで後退ストッパ７を受けることができる。

また、この直動アクチュエータは、第一ねじ要素１が径方向に突き出た鍔部１ｂを有し、第一ねじ要素１の前端面１ｃが鍔部１ｂに形成されており、後退ストッパ７に対して後方の位置で鍔部１ｂとケース４との間に介在するスラスト転がり軸受８が配置されていることにより、第一ねじ要素１の鍔部１ｂの前端面１ｃで後退ストッパ７を受け、その際、鍔部１ｂを後方側からスラスト転がり軸受８で支持し、後退ストッパ７からのスラスト荷重による鍔部１ｂの変形を防ぎ、ひいては後退ストッパ７の変形を防いで第一ねじ要素１に対する回転抵抗の増大を防止することができる。

第二実施形態に係る直動アクチュエータを図３に基づいて説明する。以下では、第一実施形態との相違点を述べるに留める。

第二実施形態に係る後退ストッパ７、スラスト転がり軸受８は、それぞれ軌道盤を省略した点で第一実施形態と相違する。このため、後退ストッパ７は、第一ねじ要素１の前端面１ｃと第二ねじ要素２の後端面２ｄを軌道面とし、これらの間に保持器付きニードルを配置することによって構成されている。また、スラスト転がり軸受８は、第一ねじ要素１の鍔部１ｂの後端面とケース４の後端壁を軌道面とし、これらの間に保持器付きニードルを配置することによって構成されている。

この直動アクチュエータは、後退ストッパ７、スラスト転がり軸受８から軌道盤を省略した分、簡素な構造とし、部品点数を抑えることができる。

なお、上述の各実施形態では、第一ねじ要素１に雄ねじ部、第二ねじ要素２に雌ねじ部を設けたが、第一ねじ要素に雌ねじ部、第二ねじ要素に雄ねじ部を設けたねじ機構に変更することも可能である。この変更は、例えば、第一ねじ要素のねじ軸に中空軸部相当の部位を設け、これら中空軸部の内側に出力軸、弾性要素を保持させることで実現可能である。

また、ねじ機構として第一ねじ要素１と第二ねじ要素２のねじ山同士が直接に螺合する滑りねじを採用したが、ボールねじを採用することも可能である。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 第一ねじ要素
１ｂ 鍔部
１ｃ 前端面
２ 第二ねじ要素
２ｂ 中空軸部
２ｃ 後壁部
２ｄ 後端面
３ 駆動機構
４ ケース
４ｆ スリット部
５ 出力軸
５ｂ 後部
６ 弾性要素
７ 後退ストッパ
８ スラスト転がり軸受
９ ピン
１０ 係止部

Claims (7)

1. 第一ねじ要素の回転力を第二ねじ要素の軸方向の推力に変換するねじ機構と、前記第一ねじ要素に前記回転力を与える駆動機構と、前記駆動機構と前記ねじ機構とを支持するケースとを備える直動アクチュエータにおいて、
   後進方向の前記推力により前記ケースに対して後進し切った前記第二ねじ要素の後端面と前記第一ねじ要素の前端面との間に介在する後退ストッパをさらに備え、
   前記第二ねじ要素は、前記ケースに対して回り止めされており、
   前記後退ストッパは、前記第一ねじ要素の回転に対して抵抗する部位の摩擦係数を前記第一ねじ要素の前端面及び前記第二ねじ要素の後端面の摩擦係数よりも小さくしたものであることを特徴とする直動アクチュエータ。
2. 前記後退ストッパは、スラスト転がり軸受からなる請求項１に記載の直動アクチュエータ。
3. 前記後退ストッパは、スラストニードル軸受からなる請求項２に記載の直動アクチュエータ。
4. 前記後退ストッパは、前記第一ねじ要素の前端面と前記第二ねじ要素の後端面を軌道面としたものである請求項２又は３に記載の直動アクチュエータ。
5. 前記第一ねじ要素、前記第二ねじ要素及び前記ケースに対して軸方向に往復移動可能に配置された出力軸と、
   前記第二ねじ要素の前進方向の前記推力を前記出力軸まで伝達するように前記出力軸と前記第二ねじ要素との間に配置され、前記出力軸が前進可能な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素と前記出力軸を前進方向に連動させ、前記出力軸が前進不可な状態で前進方向の前記推力を伝達する場合に前記第二ねじ要素に後進方向の弾性反発力を与えかつ前記出力軸に前進方向の弾性反発力を与える弾性要素とをさらに備え、
   後進方向の前記推力を前記出力軸に伝達すると共に前記第二ねじ要素に対する前記出力軸の前進を規制する係止部が前記第二ねじ要素に設けられている請求項１から４のいずれか１項に記載の直動アクチュエータ。
6. 前記第二ねじ要素は、軸方向に延びる中空軸部と、前記中空軸部の内側に配置された前記弾性要素の後端を受ける後壁部とを有し、
   前記出力軸は、前記弾性要素の前端を受けるように前記中空軸部の内側に配置された後部を有し、
   前記第二ねじ要素の後端面は、前記後壁部に形成されている請求項５に記載の直動アクチュエータ。
7. 前記第一ねじ要素は、径方向に突き出た鍔部を有し、
   前記第一ねじ要素の前端面は、前記鍔部に形成されており、
   前記後退ストッパに対して後方の位置で前記鍔部と前記ケースとの間に介在するスラスト転がり軸受が配置されている請求項１から６のいずれか１項に記載の直動アクチュエータ。

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