JP2005172075A - ボールねじ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
組み付け容易性を図りながらも、信頼性を確保できるボールねじ装置を提供する。
【解決手段】
ねじ部材５，６のねじ部５ｂ、６ｂは、右ねじであるので、矢印Ｃ、Ｄ方向はねじが緩む方向と一致する。しかしながら、ボールねじ機構の動作時にナット１０の受けるトルクは、２本のねじ部材５，６により分散支持されるので、樹脂材１ｃ、１ｄとねじ部材５，６の頭部との間にそれぞれ作用する摩擦力は、比較的小さなものとなり、十分なトルクでねじ部材５，６を締め付けていれば緩むことはない。特に、ねじ部材５，６を、案内部１ａ、１ｂの金属表面に当接させる場合を考えたとき、ねじ部材５，６の精度等により、片方のみが強く当接する恐れがあるが、金属に比べると柔らかく弾性変形する樹脂材１ｃ、１ｄを介することで、精度等に関わらずナット１０の受けるトルクを効果的に分散支持できる。更に、樹脂材１ｃ、１ｄが低摩擦特性を有するため、樹脂材１ｃ、１ｄとねじ部材５，６の頭部との間にそれぞれ作用する摩擦力は、より小さくなり、ねじ部材５，６の緩みを抑制できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ボールねじ機構に関し、例えばアクチュエータなどの動力伝達機構として用いることができるボールねじ機構に関する。

近年、自動車等の車両において、運転者の操作を支援するため、モータを駆動源とする電動アクチュエータを用いることが行われている。そのような電動アクチュエータの例としては、特許文献１に示すように、変速ユニットの切り替えを電動で行うものがある。
特開２００３−２３２４２２号公報

特許文献１に記載の電動アクチュエータにおいては、モータによる回転運動を軸線方向運動に変換するためにボールねじ機構が用いられている。即ち、モータの回転軸がねじ軸を回転させ、ねじ軸の周囲に配置されたナットが軸線方向に移動することで、変速ユニットの切り替えを達成するようになっている。

しかるに、かかる場合、軸線方向に移動すべきナットがねじ軸と共回りしてしまうと、効率よく回転運動を軸線方向運動に変換できないので、ナットに対して回り止めを設けることが行われている。ここで、特許文献１に記載のボールねじ機構においては、被駆動部材である駆動腕がナットの回り止めを兼ねているが、被駆動部材がワイヤ等である場合もあり、常に回り止めの機能を期待できるとは限らない。

そこで、ボールねじ機構を収容したハウジングに、軸線方向に沿って延在する案内溝を設け、ナットの外周面に植設したピンを、かかる案内溝に係合させることで、回り止めを実現することが考えられる。しかしながら、ピンがナットから抜けないように取り付けるためには、圧入などに頼らざるを得ず、専用の装置が必要となって組み付けに手間がかかる。一方、ピンの代わりにねじ部材を設ければ、その取り付けはねじ回し等の簡易な工具を用いて行えるが、ねじ部材が案内溝に沿って摺動する際に、ゆるみ方向に力を受けて脱落する恐れがある。

本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、組み付け容易性を図りながらも、信頼性を確保できるボールねじ装置を提供することを目的とする。

本発明のボールねじ機構は、
回転要素と、軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールねじ機構において、
前記軸線方向移動要素に螺合する複数のねじ部材と、
前記ねじ部材を案内する案内部と、
前記案内部における前記ねじ部材の当接位置に配置された樹脂材と、を有することを特徴とする。

本発明のボールねじ機構は、前記軸線方向移動要素に螺合する複数のねじ部材と、前記ねじ部材を案内する案内部と、前記案内部における前記ねじ部材の当接位置に配置された樹脂材材と、を有するので、前記ボールねじ機構において回転運動を軸線方向運動に変換する際に、複数の前記ねじ部材が、金属に比べ容易に変形する前記樹脂材を介して前記案内部にほぼ均等に当接することで、前記軸線方向移動要素に与えられるトルクを、複数の前記ねじ部材を介して分散させることができ、かかる状態で前記ねじ部材が前記案内部に沿って移動しても、その間の摩擦により生じる前記ねじ部材に与える回転力が弱くなり、前記ねじ部材のゆるみを抑制することができる。

更に、前記樹脂材は低摩擦特性を有すると、前記案内部と前記ねじ部材との間に生じる摩擦力が減少し、前記ねじ部材のゆるみをより効果的に抑制することができる。このような樹脂材としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などがあるが、これに限られない。

前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に形成されたねじ溝及び前記ねじ部材のねじ部の一方は右ねじであり、他方は左ねじであると好ましい。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態であるボールねじ機構を含むアクチュエータの断面図である。図２は、図１のアクチュエータを矢印II方向から見た図である。図１において、円筒状の第１ハウジング１Ａと、第１ハウジング１Ａに一部が嵌合した円筒状の第２ハウジング１Ｂとで、ハウジング１を構成している。

不図示の電動モータに連結され且つハウジング１の内部を延在するねじ軸１１は、軸受７により第１ハウジング１Ａに対して回転自在に支持される丸軸部１１ａと、ねじ部１１ｂとを有している。ねじ部１１ｂの外周には、雄ねじ溝１１ｃが形成されている。

ねじ軸１１が貫通したナット１０の内周面には、ねじ部１１ｂの雄ねじ溝に対向して、雌ねじ溝が形成され、両ねじ溝によって形成される螺旋状の空間（転走路）には、多数の転動体であるボール（不図示）が転動自在に配置されている。尚、軸線方向移動要素であるナット１０と、回転要素であるねじ軸１１と、ボールとでボールねじ機構を構成する。ナット１０を回転要素とし、ねじ軸１１を軸線方向移動要素としてもよい。

第２ハウジング１Ｂの内部において、中空円筒状の移動ケース１７が摺動自在に嵌合している。移動ケース１７は、図１の左端内周にナット１０を嵌合し、スナップリング３により、軸線方向に分離可能に取り付けている。

第２ハウジング１Ｂの外周面には、一対の長孔１ａ、１ｂが形成されている。案内部を構成する長孔１ａ、１ｂは、ねじ軸１１の軸線方向に沿って延在している。長孔１ａ、１ｂ内周には、対応した環状の樹脂材１ｃ、１ｄを接着（又は溶着、被覆）している。樹脂材１ｃ、１ｄは低摩擦特性を有すると好ましい。

長孔１ａ内に挿通されたねじ部材５は、当接部１ｃに当接する頭部５ａと、右ねじであるねじ部５ｂとを有する。ねじ部材５は、移動ケース１７の外周面に形成されたねじ孔１７ａに螺合することで取り付けられる。頭部５ａの外径は、ねじ部材５の移動を妨げない程度に、樹脂材１ｃの内幅より小さくなっている。

一方、長孔１ｂ内に挿通されたねじ部材６は、当接部１ｄに当接する頭部６ａと、右ねじであるねじ部６ｂとを有する。ねじ部材６は、移動ケース１７の外周面に形成されたねじ孔１７ｂに螺合することで取り付けられる。頭部６ａの外径は、ねじ部材６の移動を妨げない程度に、樹脂材１ｄの内幅より小さくなっている。尚、本実施の形態では、ねじ部材５，６は同じ形状を有している。

図示を省略しているが、移動ケース１７は、第２ハウジング１Ｂの開口から外部へと突出し、被駆動部材に連結されるようになっている。

本実施の形態の動作について説明する。不図示の電動モータに電力が供給されると、軸線方向に移動を固定されたねじ軸１１が一方向に回転し、ボールねじ機構のねじ溝とボールとの作用により、ナット１０を軸線方向に移動させる。ナット１０は、被駆動部材に取り付けられた移動ケース１７と一体であるので、ナット１０が移動することで、移動ケース１７と共に被駆動部材を移動させることができる。

ここで、図２において、移動ケース１７が矢印Ａ方向に移動するときは、伝達の際にナット１０がねじ軸１１の回転方向に回転力を受けるが、ねじ部１１ｃが右ねじのため、ねじ部材５は、図２で下方に向かって付勢されることとなる。かかる状態では、ねじ部材５の頭部５ａが、長孔１ａ内の樹脂材１ｃに当接する。更に、移動ケース１７が矢印Ａ方向に移動することで、樹脂材１ｃの内周面（図２で下側面）に沿って転動する頭部５ａは、その間に作用する摩擦力で回転方向（図２で矢印Ｃ方向）に力を受ける。一方、ねじ部材６は、図２で上方に向かって付勢されることとなる。かかる状態では、ねじ部材６の頭部６ａが、長孔１ｂ内の樹脂材１ｄに当接する。更に、移動ケース１７が矢印Ａ方向に移動することで、樹脂材１ｄの内周面（図２で上側面）に沿って転動する頭部６ａは、その間に作用する摩擦力で回転方向（図２で矢印Ｄ方向）に力を受ける。

ここで、ねじ部材５，６のねじ部５ｂ、６ｂは、右ねじであるので、矢印Ｃ、Ｄ方向はねじが緩む方向と一致する。しかしながら、ボールねじ機構の動作時にナット１０の受けるトルクは、２本のねじ部材５，６により分散支持されるので、樹脂材１ｃ、１ｄとねじ部材５，６の頭部との間にそれぞれ作用する摩擦力は、比較的小さなものとなり、十分なトルクでねじ部材５，６を締め付けていれば緩むことはない。

特に、ねじ部材５，６を、案内部１ａ、１ｂの金属表面に当接させる場合を考えたとき、ねじ部材５，６の精度等により、片方のみが強く当接する恐れがあるが、金属に比べると柔らかく弾性変形する樹脂材１ｃ、１ｄを介することで、精度等に関わらずナット１０の受けるトルクを効果的に分散支持できる。更に、樹脂材１ｃ、１ｄが低摩擦特性を有すれば、樹脂材１ｃ、１ｄとねじ部材５，６の頭部との間にそれぞれ作用する摩擦力は、より小さくなり、ねじ部材５，６の緩みを抑制できる。

一方、図２において、移動ケース１７が矢印Ｂ方向に移動するときは、ねじ部材５は、図２で上方に向かって付勢されることとなる。かかる状態では、ねじ部材５の頭部５ａが、長孔１ａ内の樹脂材１ｃに当接する。更に、移動ケース１７が矢印Ｂ方向に移動することで、樹脂材１ｃの内周面（図２で上側面）に沿って転動する頭部５ａは、その間に作用する摩擦力で回転方向（図２で矢印Ｃ方向）に力を受ける。一方、ねじ部材６は、図２で下方に向かって付勢されることとなる。かかる状態では、ねじ部材６の頭部６ａが、長孔１ｂ内の樹脂材１ｄに当接する。更に、移動ケース１７が矢印Ｂ方向に移動することで、樹脂材１ｄの内周面（図２で下側面）に沿って転動する頭部６ａは、その間に作用する摩擦力で回転方向（図２で矢印Ｄ方向）に力を受ける。

かかる場合も同様に、ナット１０の受けるトルクは、２本のねじ部材５，６により分散支持されるので、又樹脂材１ｃ、１ｄを介することで、樹脂材１ｃ、１ｄとねじ部材５，６の頭部との間にそれぞれ作用する摩擦力は、比較的小さなものとなり、十分なトルクでねじ部材５，６を締め付けていれば緩むことがない。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。ねじ部材５，６のねじ部５ｂ、６ｂを左ねじとすれば、ゆるみ止めの効果はより高まる。

第１の実施の形態であるアクチュエータの断面図である。 図１の構成を矢印II方向に見た図である。

符号の説明

１Ａ 第１ハウジング
１Ｂ 第２ハウジング
５，６ ねじ部材
１０ ナット
１１ ねじ軸
１７ 移動ケース

Claims (3)

1. 回転要素と、軸線方向移動要素と、前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に配置された転動体とを含み、前記回転要素の回転運動を、前記軸線方向移動要素の軸線方向運動に変換するボールねじ機構において、
   前記軸線方向移動要素に螺合する複数のねじ部材と、
   前記ねじ部材を案内する案内部と、
   前記案内部における前記ねじ部材の当接位置に配置された樹脂材と、を有することを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記樹脂材は低摩擦特性を有することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
3. 前記回転要素と前記軸線方向移動要素との間に形成されたねじ溝及び前記ねじ部材のねじ部の一方は右ねじであり、他方は左ねじであることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ機構。
   
   

Images