JP2005042915A - センサ付きボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールねじ装置をアクチュエータ装置として使用した場合、動作を検出した結果から動作を精密に制御する為にセンサを設けても、製造及び組み立てコストの軽減やコンパクト化の促進や簡単で安価な構成による精密な動作制御の達成を可能とすることである。
【課題手段】複数のボール１８を介してナット２０が支持されていて回転駆動源１６により駆動されるボールねじ軸１０の長手方向に離間した２つの位置を回転自在に支持する２つの支持軸受１２，１４の少なくとも一方に回転検出手段２４が一体化されている。回転検出手段はボールねじ軸の回転を検出し、回転駆動源１６の動作のフィードバック制御を可能にする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、センサ付きボールねじ装置に関係している。

以下の２種類のボールねじ装置が従来から良く知られてる。

第１の種類のボールねじ装置は：ボールねじ軸と；ボールねじ軸の長手方向に相互に離間した複数の位置を回転自在に支持する複数の支持軸受と；ボールねじ軸を回転させる回転駆動源と；そして、ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されており、ボールねじ軸の一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸上を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動するナットと；を備えている。

そして、第２の種類のボールねじ装置は：ボールねじ軸と；ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されているナットと；ナットの長手方向に相互に離間した複数の位置を回転自在に支持する複数の支持軸受と；そして、ナットを回転させ、ナットの一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動させる回転駆動源と；を備えている。

上述した第１の種類の従来のボールねじ装置は、操作されることが要求されている物体をナットに連結することにより所謂アクチュエータ装置として使用することが可能である。

また、上述した第２の種類の従来のボールねじ装置は、操作されることが要求されている物体をボールねじ軸の長手方向における一端部に連結することにより所謂アクチュエータ装置として使用することが可能である。

そして従来のボールねじ装置の回転駆動源は一般的に殆どが電動機である。

組み立ての容易さや保守点検の容易さやコンパクトさや静粛性や制御の容易さに優れる等の理由により、近年では油圧式や空気圧式アクチュエータ装置に代わり電動式アクチュエータ装置に対する要求が高まっている。

例えば特に自動車において使用される種々のアクチュエータ装置では、このような要求が高い。

特開平１１−２３２２号公報，特開２００１−１６３１９８号公報，特開２００１−１２２０９０号公報，そして特開２００１−１３０４０２号公報には、自動車において使用される種々の電動式アクチュエータ装置が開示されている。

また、特開２００１−１６４９１２号公報には、内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の電動式アクチュエータ装置が開示されている。

アクチュエータ装置を使用する場合、アクチュエータ装置の動作を精密に制御するには、アクチュエータ装置の動作の結果を検出し、その検出結果を基にアクチュエータ装置の動作を制御する必要がある。

そして、従来のアクチュエータ装置では、電動式アクチュエータ装置も含めて、アクチュエータ装置の動作の結果を検出する検出手段がアクチュエータ装置から独立して設けられている。アクチュエータ装置から独立して設けられている検出手段は、アクチュエータ装置の組み立てや設置から独立して組み立てや設置が行なわれている。そして、このことが、検出手段とアクチュエータ装置との組み合わせの組み立てや設置を煩雑にし、検出手段と組み合わされたアクチュエータ装置の製造及び組み立てコストを上昇させている。さらに、このことが、検出手段と組み合わされたアクチュエータ装置のコンパクト化を阻害している。

従って、上述した如き種々の利点を有している電動式アクチュエータ装置と組み合わされて使用される検出手段は、電動式アクチュエータ装置の構成要素として組み込まれ電動式アクチュエータ装置の組み立てや設置と同時に検出手段の組み立てや設置も行なわれることが好ましい。

なお、軸受中に組み込まれて軸受により支持されている回転軸の回転を検出可能な回転検出手段が、特開平７−３２５０９８号公報，特開２００２−２１３４７２号公報，そして特開２０００−２１１３１１号公報により知られている。そしてこのような回転検出手段が組み込まれている軸受は、センサ内蔵軸受又はセンサ付き軸受などと呼ばれている。

また、より簡単でより安価な構成により精密にアクチュエータ装置の動作を制御したという要望は常に存在している。
特開平１１−２３２２号公報 特開２００１−１６３１９８号公報 特開２００１−１２２０９０号公報 特開２００１−１３０４０２号公報 特開２００１−１６４９１２号公報 特開平７−３２５０９８号公報 特開２００２−２１３４７２号公報 特開２０００−２１１３１１号公報

この発明の目的は、上述した如き従来のボールねじ装置を所謂アクチュエータ装置として使用する場合、アクチュエータ装置の動作の結果を検出し、その検出結果を基にアクチュエータ装置の動作を制御しアクチュエータ装置の動作を精密に制御する為に、ボールねじ装置にセンサを設けた場合でも、センサ及びボールねじ装置の組み立てや設置を同時に行なうことが出来、ひいては製造及び組み立てコストを軽減することが出来るとともにコンパクト化を促進させることが出来、さらにはより簡単でより安価な構成により精密にアクチュエータ装置の動作を制御することが出来る、センサ付きボールねじ装置を提供することである。

上述したこの発明の目的を達成するために、この発明に従ったセンサ付きボールねじ装置は：
ボールねじ軸と；
ボールねじ軸を回転自在に支持する少なくとも１つの支持軸受と；
ボールねじ軸を回転させる回転駆動源と；
ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されており、ボールねじ軸の一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸上を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動するナットと；
を備えており、
上記少なくとも１つの支持軸受が、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受である、
ことを特徴としている。

上述したこの発明の目的を達成するために、この発明に従ったもう１つのセンサ付きボールねじ装置は：
ボールねじ軸と；
ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されているナットと；
ナットを回転自在に支持する少なくとも１つの支持軸受と；
ナットを回転させ、ナットの一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動させる回転駆動源と；
を備えており、
上記少なくとも１つの支持軸受が、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受である、
ことを特徴としている。

以上詳述したことから明らかなようにこの発明に従ったセンサ付きボールねじ装置によれば、このセンサ付きボールねじ装置を所謂アクチュエータ装置として使用する場合、アクチュエータ装置の動作の結果を検出し、その検出結果を基にアクチュエータ装置の動作を制御しアクチュエータ装置の動作を精密に制御する為に、ボールねじ装置にセンサを設けたにもかかわらず、センサ及びボールねじ装置の組み立てや設置を同時に行なうことが出来、ひいては製造及び組み立てコストを軽減することが出来るとともにコンパクト化を促進させることが出来、さらにはより簡単でより安価な構成により精密にアクチュエータ装置の動作を制御することが出来る。

以下この発明の種々の実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
先ず最初に図１を参照しながら、この発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置を説明する。この第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸回転・ナット移動型と呼ばれているものである。図１には、この発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されている。

この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸１０と、ボールねじ軸１０の長手方向に相互に離間した少なくとも２つの位置を回転自在に支持する少なくとも２つの支持軸受１２，１４と、ボールねじ軸１０を回転させる回転駆動源１６と、を備えている。ボールねじ軸１０は回転駆動源１６の出力軸に対し直接又は公知の回転力伝達手段を介して間接的に連結されている。この実施の形態において回転駆動源１６は電動モータにより構成されている。

少なくとも２つの支持軸受１２，１４の夫々の外輪と回転駆動源１６とは、図示されていない固定台座に固定されている。また、少なくとも２つの支持軸受１２，１４の夫々の内輪は、ボールねじ軸１０の上記少なくとも２つの位置に対し固定されていて、上記少なくとも２つの位置との間で例えば滑りのような相対的な動きを発生させない。

ボールねじ軸１０上には、複数のボール１８を循環式に保持しているナット２０が複数のボール１８を介して支持されている。ボールねじ軸１０上のナット２０は、ボールねじ軸１０の一方向及び他方向への回転に伴ないボールねじ軸１０上をボールねじ軸１０の長手方向に沿い両方向矢印Ａにより指摘されている一方向及び他方向に移動する。

ナット２０には、ナット２０の上記移動により操作する被操作物２２が連結されている。被操作物２２は、この実施の形態のセンサ付きボールねじ装置をアクチュエータ装置として使用した場合に、上記アクチュエータ装置により操作される対象物である。

上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４には、上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４の夫々が支持しているボールねじ軸１０の上記少なくとも２つの位置の回転を夫々検出する少なくとも２つの回転検出手段２４が設けられている。少なくとも２つの回転検出手段２４は上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４に一体化されていて、回転検出手段２４と一体化されている上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４の夫々は、従来から所謂センサ付き軸受或いはセンサ内蔵軸受けとして市場に広く流通している。従って、上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４の夫々に一体化されている回転検出手段２４の詳細な構成はここで説明しない。

上記少なくとも２つの回転検出手段２４は、上記少なくとも２つの回転検出手段２４が検出した回転の位相差を基礎にナット２０の移動に伴ないボールねじ軸１０に発生する回転トルクを検出するトルク検出手段２６に接続されている。

トルク検出手段２６は、この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の制御手段２８に含まれており、制御手段２８には回転駆動源１６が接続されている。

上述した如く構成されているこの発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置においては、回転駆動源１６によりボールねじ軸１０を一方向或いは他方向に回転させることによりボールねじ軸１０上でナット２０をボールねじ軸１０の長手方向に沿った一方向或いは他方向に移動させている間に被操作物２２からナット２０に負荷される上記長手方向に沿った負荷が増大すると、ナット２０とボールねじ軸１０との間に介在されている複数のボール１８により上記負荷がボールねじ軸１０にも伝達される。上記負荷は最終的には上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４のいずれか一方にスラスト力として作用し上記一方により支持される。

また同時に、回転駆動源１６に近く回転駆動源１６からのトルクが伝達される一方の支持軸受１４の内輪の回転と回転駆動源１６から遠く回転駆動源１６からのトルクが伝達されない他方の支持軸受１２の内輪の回転との間に微小な位相差が生じる。

上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４の上記一方と上記他方の内輪の回転の位相差における微小な差異は、上記少なくとも２つの支持軸受１２，１４に一体的に設けられている少なくとも２つの回転検出手段２４により検出される。そして、上記少なくとも２つの回転検出手段２４により検出された回転の位相差のずれは、トルク検出手段２６により、ナット２０の移動に伴ないボールねじ軸１０に発生した回転トルクとして検出される。

制御手段２８は、トルク検出手段２６により検出された回転トルクを基礎に、被操作物２２からナット２０に負荷される上記長手方向に沿った負荷を推測し、この推測された負荷に基づいて必要であれば回転駆動源１６によるボールねじ軸１０の回転を制御する。

なお、上記少なくとも２つの回転検出手段２４に、例えば温度センサや加速度センサのような他の種々のセンサを組み込むことも可能である。これら、他の種々のセンサにより検出された他の種々の物理的な値も、この発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の種々のデータベースとして制御手段２８において処理させることが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照しながら、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置を説明する。この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ナット回転・ボールねじ軸移動型と呼ばれているものである。図２（Ａ）には、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されていて、ここにおいてセンサ付きボールねじ装置のボールねじ軸は引っ込み位置に配置されている。また、図２（Ｂ）にも、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されているが、ここにおいてセンサ付きボールねじ装置のボールねじ軸は突出位置に配置されている。

この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸３０と、ボールねじ軸３０上に複数のボール３２を介して支持されているナット３４と、ナット３４の長手方向に相互に離間した少なくとも２つの位置を回転自在に支持する少なくとも２つの支持軸受３６，３７と、を備えている。

この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置はまた、ナット３４を回転させ、ナット３４の一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸３０を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動させる回転駆動源３８も備えている。

この実施の形態おいて回転駆動源３８は電動モータにより構成されているが、ナット３４は回転駆動源３８の回転子の一部を構成している。より詳細には、ナット３４が回転駆動源３８の外装ハウジング３８ａの内部空間中に配置されていて、ナット３４の為の少なくとも２つの支持軸受３６，３７の夫々の外輪が外装ハウジング３８ａの内部に固定されている。また、少なくとも２つの支持軸受３６，３７の夫々の内輪は、ナット３４の上記少なくとも２つの位置に対して固定されていて、上記少なくとも２つの位置との間で例えば滑りのような相対的な動きを発生させない。

ナット３４の外周面には、回転駆動源３８の為のコイル３８ｂ及び整流子３８ｃを保持した筒状の回転子本体３８ｄの一端部が固定されていて、回転子本体３８ｄの他端部は外装ハウジング３８ａの内部空間中に配置されている軸受３８ｅにより回転自在に支持されている。外装ハウジング３８ａの内部空間中にはさらに、整流子３８ｃに接触するブラシ３８ｆや回転子本体３８ｄのコイル３８ｂに対面した永久磁石３８ｇが配置されている。

そして、ナット３４に対して回転駆動源３８の回転子本体３８ｄとは反対側に位置しているボールねじ軸３０の端部が外装ハウジング３８ａから外部空間に露出されている。

なお、回転駆動源３８は、ナット３４から独立している電動モータにより構成することも出来、この場合には回転駆動源３８とナット３４の為の少なくとも２つの支持軸受３６，３７が図示されない台座に固定され、ナット３４に回転駆動源３８の出力軸が直接又は公知の回転力伝達手段を介して連結される。

ナット３４中のボールねじ軸３０は、ナット３４の一方向及び他方向への回転に伴ないナット３４中をナット３４の長手方向に沿い両方向矢印Ｂにより指摘されている一方向及び他方向に移動する。その結果、ボールねじ軸３０の外端部が外装ハウジング３８ａから外部空間に露出する長さが変化する。

図２（Ａ）には、ボールねじ軸３０の外端部が外装ハウジング３８ａに対し最も引っ込んでいるボールねじ軸３０の引っ込み位置が示されている。また、図２（Ｂ）には、ボールねじ軸３０の外端部が外装ハウジング３８ａに対し最も突出しているボールねじ軸３０の突出位置が示されている。

ボールねじ軸３０の外端部には、ボールねじ軸３０の上記移動により操作する被操作物４０が連結されている。被操作物４０は、この実施の形態のセンサ付きボールねじ装置をアクチュエータ装置として使用した場合に、上記アクチュエータ装置により操作される対象物である。例えば、被操作物４０は、自動車のパーキングブレーキの為の操作部材であることが出来る。

上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７には、上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７の夫々が支持しているナット３４の上記少なくとも２つの位置の回転を夫々検出する少なくとも２つの回転検出手段４２が設けられている。少なくとも２つの回転検出手段４２は上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７に一体化されていて、回転検出手段４２と一体化されている上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７の夫々は、従来から所謂センサ付き軸受或いはセンサ内蔵軸受けとして市場に広く流通している。従って、上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７の夫々に一体化されている回転検出手段４２の詳細な構成はここで説明しない。

上記少なくとも２つの回転検出手段４２は、上記少なくとも２つの回転検出手段４２が検出した回転の位相差を基礎にボールねじ軸３０の移動に伴ないナット３４に発生する回転トルクを検出するトルク検出手段４４に接続されている。

トルク検出手段４４は、この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の制御手段４６に含まれており、制御手段４６には回転駆動源３８が接続されている。

上述した如く構成されているこの発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置においては、回転駆動源３８によりナット３４を一方向或いは他方向に回転させることによりナット３４中でボールねじ軸３０をナット３４の長手方向に沿った一方向或いは他方向に移動させている間に被操作物４０からボールねじ軸３０に負荷される上記長手方向に沿った負荷が増大すると、ボールねじ軸３０とナット３４との間に介在されている複数のボール３２により上記負荷がナット３４にも伝達され、上記負荷は最終的には上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７のいずれか一方にスラスト力として作用し上記一方により支持される。

また同時に、回転駆動源３８に近く回転駆動源３８からのトルクが伝達される一方の支持軸受３７の内輪の回転と回転駆動源３８から遠く回転駆動源３８からのトルクが伝達されない他方の支持軸受３６の内輪の回転との間に微小な位相差が生じる。

上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７の上記一方と上記他方の内輪の回転の位相差における微小な差異は、上記少なくとも２つの支持軸受３６，３７に一体的に設けられている少なくとも２つの回転検出手段４２により検出される。そして、上記少なくとも２つの回転検出手段４２により検出された回転の位相差のずれは、トルク検出手段４４により、ボールねじ軸３０の移動に伴ないナット３４に発生した回転トルクとして検出される。

制御手段４６は、トルク検出手段４２により検出された回転トルクを基礎に、被操作物４０からボールねじ軸３０に負荷される上記長手方向に沿った負荷を推測し、この推測された負荷に基づいて必要であれば回転駆動源３８によるナット３４の回転を制御する。

なお、この実施の形態においても、上記少なくとも２つの回転検出手段４２に、例えば温度センサや加速度センサのような他の種々のセンサを組み込むことも可能である。これら、他の種々のセンサにより検出された他の種々の物理的な値も、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の種々のデータベースとして制御手段４６において処理させることが可能である。

［第３の実施の形態］
次に、図３を参照しながら、この発明の第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置を説明する。この発明の第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ナット回転・ボールねじ軸移動型と呼ばれているものである。図３には、この発明の第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されていて、ここにおいてセンサ付きボールねじ装置のボールねじ軸は突出位置と引っ込み位置との間に配置されている。

この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸５０と、ボールねじ軸５０上に複数の図示されていないボールを介して支持されているナット５２と、ナット５２を回転自在に支持する少なくとも１つの支持軸受５４と、を備えている。

より詳細には、図３中では、ボールねじ軸５０においてねじ溝が形成されていない操作部５０ａは、自動車において４輪の駆動方式を２輪駆動，４輪駆動低速，そして４輪駆動高速の間で切り換えるための動力伝達切り換え機構のハウジング５６により囲まれた内部空間中に延出されている。上記内部空間中には図示しない潤滑油が収容されていて、この図示しない潤滑油は上記動力伝達切り換え機構が作動している間には略１４０°Ｃ近くの高温になる。

上記内部空間中でボールねじ軸５０の操作部５０ａには、動力伝達切り換え機構を操作する為の部材、例えばフォーク部材、５８が、公知の固定手段により固定されている。

上記内部空間中でボールねじ軸５０の操作部５０ａの末端部５０ｂは、ハウジング５６の内表面の所定の位置に回転自在及びボールねじ軸５０の長手方向に所定の範囲で移動可能に支持されている。

図３中では、ボールねじ軸５０において複数の図示されていないボールを介してナット５２が支持されているねじ溝形成部はナット５２に覆われていて見ることが出来ないが、ナット５２とともにハウジング５６の外部に突出して配置されている。ボールねじ軸５０の操作部５０ａにおいて上記ねじ溝形成部に隣接した領域は、密封部材５６ａを介してハウジング５６に回転自在にボールねじ軸５０の長手方向に沿い移動可能に支持されているとともに、ハウジング５６の内部空間に対して少なくとも液密に、好ましくは気密に、されている。

ナット５２の為の支持軸受５４は、ナット５２においてハウジング５６の近傍の端部（近位端部）をハウジング５６の外表面に対し回転自在に支持している。

ナット５２においてハウジング５６から遠い方の端部（遠位端部）に隣接して、回転駆動源５８が配置されている。回転駆動源５８は、支持体６０によりハウジング５６の外表面に固定されている。この実施の形態おいて回転駆動源５８は電動モータにより構成されており、回転駆動源５８の回転子５８ａはナット５２の遠位端部に回転力を伝達するよう連結されている。

この実施の形態において、支持軸受５４は支持軸受５４と一体化されたセンサ６２を伴なうセンサ付き軸受である。センサ６２はナット５２の回転を検出する回転検出手段を含んでいて、回転駆動源５８の動作を制御する制御手段６４に接続されている。

このように構成されている第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、センサ６２が検出したナット５２の回転を基礎に制御手段６４により回転駆動源５８の回転子５８ａの回転をフィードバック制御させることにより、ナット５２に対するボールねじ軸５０の自身の長手方向に沿った相対的な位置を精密に制御することが出来る。このことは、このように構成されている第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、略１４０°Ｃ近くの高温になる図示しない潤滑油が収容されているハウジング５６の内部空間中において図示されていない上記動力伝達切り換え機構の操作の為の部材、例えばフォーク部材、５８を精密に制御することが出来ること意味している。

しかも、このような精密な制御をもたらす、センサ６２や、ボールねじ軸５０の上記ねじ溝形成部とナット５２との組み合わせや、制御手段６４を伴なった回転駆動源５８を、略１４０°Ｃ近くの高温になる図示しない潤滑油が収容されているハウジング５６の内部空間中から遮断して外部空間に配置することが出来る。このことは、これらの構成を簡易にし、安価にする。また、ハウジング５６の内部空間中からの上記図示しない潤滑油の漏れを長期間に亘り確実に防止することが出来る。

この結果、ボールねじ装置にセンサ６２を設けたにもかかわらず、センサ６２及びボールねじ装置の組み立てや設置を同時に行なうことが出来、ひいては製造及び組み立てコストを軽減することが出来るとともにコンパクト化を促進させることが出来、しかも、より簡単でより安価な構成により精密にアクチュエータ装置であるボールねじ装置の動作を制御することが出来る。

なお上述した実施の形態において、ボールねじ軸５０においてねじ溝が形成されていない操作部５０ａが延出していたのは、自動車において４輪の駆動方式を２輪駆動，４輪駆動低速，そして４輪駆動高速の間で切り換えるための動力伝達切り換え機構のハウジング５６により囲まれた内部空間中であったが、ボールねじ軸５０の操作部５０ａは自動車において自動変速機の為のハウジング中に延出され、自動変速機を操作する為の部材、例えばフォーク部材、が公知の固定手段により固定されていても良い。

自動変速機の為のハウジングの内部空間中にも、上記動力伝達切り換え機構のハウジング５６により囲まれた内部空間中と同様に、自動変速機が作動している間に高温になる潤滑油が収容されている。

なお、この実施の形態においても、センサ６２に、例えば温度センサや加速度センサのような他の種々のセンサを組み込むことも可能である。これら、他の種々のセンサにより検出された他の種々の物理的な値も、この発明の第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の種々のデータベースとして制御手段６４において処理させることが可能である。

［第４の実施の形態］
次に、図４の（Ａ）を参照しながら、この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置を説明する。この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸回転・ナット移動型と呼ばれているものである。図４の（Ａ）には、この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されている。

この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の構成の大部分は、図１中に示されているこの発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の構成の大部分と同じである。従って、この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置において、第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の構成部材と同じ構成部材には、第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の対応する構成部材を指摘している参照符号と同じ参照符号を付し、詳細な説明は省略する。

第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の構成が第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の構成と異なっているのは、ボールねじ軸１０においてボールねじ軸１０の長手方向に相互に離間した２つの位置を回転自在に支持している２つの支持軸受１２，１４において回転駆動源１６に近い方の一方の支持軸受１４にのみセンサとしての回転検出手段２４が一体的に取り付けられており、回転駆動源２８から遠い方の他方の支持軸受１２にはセンサとしての回転検出手段２４が取り付けられていない。即ち、センサとしての回転検出手段２４が一体的に取り付けられている一方の支持軸受１４のみがセンサ付き支持軸受として機能する。

そして、回転検出手段２４は回転駆動源１６の動作を制御する為の制御手段２８に接続されている。

ナット２０に、ボールねじ軸１０の長手方向に沿ったナット２０の移動により操作する被操作物７０が連結されている。この実施の形態において被操作物７０は、図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構である。

このように構成されている第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、センサとしての回転検出手段２４が検出したボールねじ軸１０の回転を基礎に制御手段２８により回転駆動源１６の出力軸の回転をフィードバック制御させることにより、ボールねじ軸１０の長手方向に沿ったナット２０の相対的な位置を精密に制御することが出来る。このことは、ナット２０により被操作物７０、この実施の形態では図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構、を精密に制御することが出来ることを意味している。

そして、図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体を所定量開放する為に必要な制御機構７０の回転部材７０ａの回転量は、回転部材７０ａにこの回転量を行なわせるナット２０の所定量の移動に必要なボールねじ軸１０の回転量に比べると遥かに小さい。このことは、回転部材７０ａの回転量を精密に制御する為には、回転部材７０ａの回転量を直接測定するよりもボールねじ軸１０の回転量を測定することにより回転部材７０ａの回転量を間接的に測定するほうが容易であり、より安価な回転検出手段を使用することが出来ることを意味してる。

このように構成されている第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、センサとしての回転検出手段２４が検出したボールねじ軸１０の回転を基礎に制御手段２８により回転駆動源１６の出力軸の回転をフィードバック制御させることにより、ボールねじ軸１０の長手方向に沿ったナット２０の相対的な位置を精密に制御することが出来る。このことは、ボールねじ軸１０により被操作物７０、この実施の形態では図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構、を精密に制御することが出来ることを意味している。

なお、この実施の形態においてセンサとしての回転検出手段２４が一体的に取り付けられていたのは回転駆動源１６に近い方の一方の支持軸受１４であったが、回転駆動源１６から遠い方の他方の支持軸受１２にのみセンサとしての回転検出手段２４が取り付けられ他方の支持軸受１２のみをセンサ付き支持軸受として構成した場合でも、上述したように回転駆動源１６に近い方の一方の支持軸受１４のみをセンサ付き支持軸受として構成した場合と同様に機能させることが出来る。

なお、この実施の形態においても、センサに、例えば温度センサや加速度センサのような他の種々のセンサを組み込むことも可能である。これら、他の種々のセンサにより検出された他の種々の物理的な値も、この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の種々のデータベースとして制御手段２８において処理させることが可能である。

［第５の実施の形態］
次に、図４の（Ｂ）を参照しながら、この発明の第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置を説明する。この発明の第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ナット回転・ボールねじ軸移動型と呼ばれているものである。図４の（Ｂ）には、この発明の第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されている。

この実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置は、ボールねじ軸８０と、ボールねじ軸８０上に複数のボール８２を介して支持されているナット８４と、ボールねじ軸８０の長手方向に沿い相互に離間した複数の位置でナット８４を回転自在に支持する複数の支持軸受８６，８８と、ナット８４を回転させナット８４の一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸８０を上記長手方向に沿い両方向矢印Ｂで示されている一方向及び他方向に移動させる回転駆動源９０と、を備えている。

より詳細には、ナット８４は上記長手方向に沿い相互に離間した２つの位置を２つの支持軸受８６，８８により回転自在に支持されている。２つの支持軸受８６，８８の夫々の外輪と回転駆動源９０は、図示されていない固定台座に固定されている。また、２つの支持軸受８６，８８の夫々の内輪は、ナット８４の上記２つの位置に対し固定されていて、上記２つの位置との間で例えば滑りのような相対的な動きを発生させない。

この実施の形態において回転駆動源９０は電動モータにより構成されている。回転駆動源９０の出力軸とナット８４との間には、回転駆動源９０の出力軸から回転力をナット８４に伝達する為の公知の回転力伝達機構９２が介在されている。この実施の形態において回転力伝達機構９２は、ナット８４に固定された歯車と回転駆動源９０の出力軸に固定された歯車とを含む歯車列により構成されている。

ナット８４においてボールねじ軸８０の長手方向に相互に離間した２つの位置を回転自在に支持している２つの支持軸受８６，８８において回転駆動源９０に近い方の一方の支持軸受８８にのみセンサとしての回転検出手段９４が一体的に取り付けられており、回転駆動源９０から遠い方の他方の支持軸受８６にはセンサとしての回転検出手段が取り付けられていない。即ち、センサとしての回転検出手段９４が一体的に取り付けられている一方の支持軸受８８のみがセンサ付き支持軸受として機能する。

そして、回転検出手段９４は回転駆動源９０の動作を制御する為の制御手段９６に接続されている。

ナット８４から外方に延出しているボールねじ軸８０の端部に、ボールねじ軸８０のその長手方向に沿った移動により操作する被操作物７０が連結されている。この実施の形態において被操作物７０は、図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構である。

このように構成されている第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、センサとしての回転検出手段９４が検出したナット８４の回転を基礎に制御手段９６により回転駆動源９０の出力軸の回転をフィードバック制御させることにより、ナット８４に対するボールねじ軸８０の自身の長手方向に沿った相対的な位置を精密に制御することが出来る。このことは、ナット２０により被操作物７０、この実施の形態では図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構、を精密に制御することが出来ることを意味している。

そして、図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体を所定量開放する為に必要な制御機構７０の回転部材７０ａの回転量は、回転部材７０ａにこの回転量を行なわせる、ナット８４に対するボールねじ軸８０の所定量の移動に必要なナット８４の回転量に比べると遥かに小さい。このことは、回転部材７０ａの回転量を精密に制御する為には、回転部材７０ａの回転量を直接測定するよりもナット８４の回転量を測定することにより回転部材７０ａの回転量を間接的に測定するほうが容易であり、より安価な回転検出手段を使用することが出来ることを意味してる。

このように構成されている第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置では、センサとしての回転検出手段９４が検出したナット８４の回転を基礎に制御手段９６により回転駆動源９０の出力軸の回転をフィードバック制御させることにより、ナット８４に対するボールねじ軸８０の自身の長手方向に沿った相対的な位置を精密に制御することが出来る。このことは、ボールねじ軸８０により被操作物７０、この実施の形態では図示されていない内燃機関の可変バルブにおいて弁体の開放量を制御する為の回転部材７０ａを含む制御機構、を精密に制御することが出来ることを意味している。

なお、この実施の形態においてセンサとしての回転検出手段９４が一体的に取り付けられていたのは回転駆動源９０に近い方の一方の支持軸受８８であったが、回転駆動源９０から遠い方の他方の支持軸受８６にのみセンサとしての回転検出手段９４が取り付けられ他方の支持軸受８６のみをセンサ付き支持軸受として構成した場合でも、上述したように回転駆動源９０に近い方の一方の支持軸受８８のみをセンサ付き支持軸受として構成した場合と同様に機能させることが出来る。

なお、この実施の形態においても、センサに、例えば温度センサや加速度センサのような他の種々のセンサを組み込むことも可能である。これら、他の種々のセンサにより検出された他の種々の物理的な値も、この発明の第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の動作を制御する為の種々のデータベースとして制御手段９６において処理させることが可能である。

この発明の第１の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図である。 （Ａ）は、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が示されていて、ここにおいてセンサ付きボールねじ装置のボールねじ軸は引っ込み位置に配置されており；また、（Ｂ）にも、この発明の第２の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図が記載されているが、ここにおいてセンサ付きボールねじ装置のボールねじ軸は突出位置に配置されている。 この発明の第３の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図である。 （Ａ）は、この発明の第４の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図であり；そして、 （Ｂ）は、この発明の第５の実施の形態に従ったセンサ付きボールねじ装置の概略的な縦断面図である。

符号の説明

１０，３０，５０，８０…ボールねじ軸、１２，１４，３６，３７，５４，８６，８８…支持軸受、１６，３８，５８，９０…回転駆動源、１８，３２，８２…ボール、２０，３４，５２，８４…ナット、２４，４２，６２，９４…回転検出手段、２６，４４…トルク検出手段。

Claims (6)

1. ボールねじ軸と；
   ボールねじ軸を回転自在に支持する少なくとも１つの支持軸受と；
   ボールねじ軸を回転させる回転駆動源と；
   ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されており、ボールねじ軸の一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸上を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動するナットと；
   を備えており、
   上記少なくとも１つの支持軸受が、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受である、
   ことを特徴とするセンサ付きボールねじ装置。
2. 上記センサ付き支持軸受のセンサは、ボールねじ軸の回転を検出する回転検出手段を含んでいる、ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きボールねじ装置。
3. ボールねじ軸の長手方向に相互に離間した複数の位置を回転自在に支持する複数の支持軸受を備えており、
   上記複数の支持軸受の中の少なくとも２つが、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受であり、
   上記少なくとも２つのセンサ付き支持軸受のセンサは、夫々が支持しているボールねじ軸の少なくとも２つの位置の回転を夫々検出する少なくとも２つの回転検出手段を含んでおり、そして
   上記少なくとも２つの回転検出手段が検出した回転の位相差を基礎にナットの移動に伴ないボールねじ軸に発生する回転トルクを検出するトルク検出手段をさらに備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きボールねじ装置。
4. ボールねじ軸と；
   ボールねじ軸上に複数のボールを介して支持されているナットと；
   ナットを回転自在に支持する少なくとも１つの支持軸受と；
   ナットを回転させ、ナットの一方向及び他方向の回転に伴ないボールねじ軸を上記長手方向に沿い一方向及び他方向に移動させる回転駆動源と；
   を備えており、
   上記少なくとも１つの支持軸受が、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受である、
   ことを特徴とするセンサ付きボールねじ装置。
5. 上記センサ付き支持軸受のセンサは、ナットの回転を検出する回転検出手段を含んでいる、ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ付きボールねじ装置。
6. ナットの長手方向に相互に離間した複数の位置を回転自在に支持する複数の支持軸受を備えており、
   上記複数の支持軸受の中の少なくとも２つが、支持軸受と一体化されたセンサを伴なうセンサ付き支持軸受であり、
   上記少なくとも２つのセンサ付き支持軸受のセンサは、夫々が支持しているナットの少なくとも２つの位置の回転を夫々検出する少なくとも２つの回転検出手段を含んでおり、そして
   上記少なくとも２つの回転検出手段が検出した回転の位相差を基礎に、ボールねじ軸の移動に伴ないナットに発生する回転トルクを検出するトルク検出手段をさらに備えている、
   ことを特徴とする請求項４に記載のセンサ付きボールねじ装置。

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