JP2006233997A - ボールねじ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
使用条件に関わらず、信頼性を確保できるボールねじ機構を提供する。
【解決手段】
ナット４は、半径方向外方に延在し、ケース１の案内溝１ｅに係合可能となっている矩形板状部４ｂを一体成形しているので、矩形板状部４ｂが案内溝１ｅに係合することによって、ナット４の回り止めを図れると共に、ナット４に対して矩形板状部４ｂを精度良く形成できるから、矩形板状部４ｂとケース１との相対位置関係が精度良く定まり、それにより動作不良を抑制でき、又矩形板状部４ｂはナット４と同じ金属で形成するので、使用条件に関わらずその寿命を確保できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で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る場合がある。

しかるに、ボールねじ機構において、モータなどによりねじ軸を回転させる場合には、ナットをハウジングに対して非回転とし、軸線方向にのみ移動可能とさせる使われ方が多い。かかる場合、例えば特許文献１に開示されたボールねじ機構においては、ナットに取り付けたチューブ押さえを、ハウジングの溝に係合させることによって回り止めを実現している。
米国特許第５５０１１１８号明細書

ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ねじを用いてチューブ押さえをナットに取り付けているために、組み付け精度が悪ければ、チューブ押さえがハウジングと競り合いを生じ、ボールねじ機構の作動不良を招く恐れがある。又、軽量化のためにチューブ押さえを樹脂製とした場合、一般的には耐熱性が金属より劣ることから、使用条件によってはボールねじ機構の寿命を低下させる恐れがある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、使用条件に関わらず、信頼性を確保できるボールねじ機構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、
凹部を有するハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へとボールを戻す循環部材と、
前記循環部材を前記ナットに固定する取り付け部材と、を有し、
前記ナットは、半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっている係合部を一体成形していることを特徴とする。

本発明のボールねじ機構によれば、前記ナットは、半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっている係合部を一体成形しているので、前記係合部が前記凹部に係合することによって、前記ナットの回り止めを図れると共に、一体成形により前記ナットに対して前記係合部を精度良く形成できるから、前記係合部と前記ハウジングとの相対位置関係が精度良く定まり、それにより動作不良を抑制でき、又前記係合部は前記ナットと同材（例えば金属）で形成できるので、使用条件に関わらずその寿命を確保できる。

前記係合部は、前記ナットの周方向に対向する一対の係合面を有し、少なくとも前記係合面の一方と、前記ハウジングの凹部の案内面との間には、所定のスキマがあると、前記係合面が前記案内面に沿ってスムーズに摺動しやすくなるので好ましい。尚、「周方向に対向する」とは、前記係合面の双方が必ずしも周方向に直交している必要はなく、少なくとも一方が周方向に対して傾いていても良い。

軸線方向に相対移動する前記ナットと、前記ハウジングとの間に生じる衝接を緩和する緩衝部材を設けると好ましい。

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組み込んだシリンダ装置の断面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図３は、シリンダ装置の動作を示す図である。かかるシリンダ装置は、例えば車両等の制動時に、ブレーキ液を押し出すためなどに用いることができる。

図１に示すシリンダ装置において、円筒状のケース（ハウジングともいう）１は、その内部に、ボールねじ機構を収容する空洞部１ａと、同径のシリンダ部１ｂと、シリンダ部１ｂに連通する流体入口１ｃ（図３）及び流体出口１ｄとを有している。尚、流体入口１ｃには、流体の侵入のみを許容するチェックバルブ、流体出口１ｄには、流体の排出のみを許容するチェックバルブが設けられていると好ましい。

ケース１内の空洞部１ａには、一端（図１で左端）を、ケース１の外部のモータ（不図示）に接続されたねじ軸２が延在している。ねじ軸２の外周面には、雄ねじ溝２ａと、丸軸部２ｂと、それらの間に配置されたフランジ部２ｃとが形成されている。丸軸部２ｂの外周には軸受１０の内輪が嵌合し、フランジ部２ｃに、その内方端（図１で右端）を突き当てている。また軸受１０の外輪の外方端（図１で左端）は、ケース１の空洞部１ａにはめ込まれた止め輪３に当接している。従って、ねじ軸２は、ケース１に対して軸受１０により回転自在に支持されているが、軸線方向に移動不能となっている。

尚、軸受１０の外輪の内方端（図１で右端）と、ケース１の段部１ｇとの間には、一体化された間座８及び板ばね（緩衝部材）９が挟持されており、すなわち軸受１０、間座８及び板ばね９は、止め輪３によりケース１に取り付けられている。

一方、ケース１に対して後述するようにして回転のみ可能に支持された円筒状のナット４は、ねじ軸２を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝４ａを形成している（図２参照）。複数のボール５が、対向する両ねじ溝２ａ、４ａ間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ねじ軸２と、ナット４と、ボール５とでボールねじ機構を構成する。

ナット４の外周には、図２に示すように、矩形板状部４ｂが半径方向に張り出すように一体成形されている。係合部である矩形板状部４ｂは、ケース１の空洞部１ａにおける内周面に、軸線方向に沿って形成された矩形断面状の案内溝１ｅ内に侵入し係合可能となっている。矩形板状部４ｂの側面（係合面）４ｋ、４ｋと、案内溝１ｅの対向する側面（案内面）１ｆ、１ｆとの間には、所定のスキマΔがそれぞれ形成される。所定のスキマΔは、例えば０．３±０．１ｍｍ程度であると好ましい。

矩形板状部４ｂは、平面状の最外面に、循環部材であるチューブ４ｃを取り付けている。チューブ４ｃはブラケット４ｄにより、ナット４に対してねじ４ｅを用いて固定されており、ボールねじ機構の動作時に、両ねじ溝２ａ、４ａ間に形成された螺旋状の転走路の一端から他端へと、ボール５を戻す機能を有する。

ナット４の図１で右端には、一端を閉止した中空円筒状のピストン部材６が取り付けられている。ピストン部材６の内部には、ねじ軸２が出し入れ自在の構成となっている。ピストン部材６の外周面は、ケース１のシリンダ部１ｂの内周に密着嵌合し、それに対して摺動自在となっている。ピストン部材６の右端近傍に形成された周溝６ａ内には、Ｏ−リング７が配置され、シリンダ部１ｂ内に充填された流体が、ピストン部材６とシリンダ部１ｂとの間を通過して空洞部１ａ側に漏れないように機能している。

本実施の形態の動作を説明すると、不図示のモータによりねじ軸２が一方向に回転駆動されると、転走路を転動し且つチューブ４ｃを介して転走路の一端から他端へと循環するボール５により、かかる回転運動がナット４の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結されたピストン部材６が、図３（ａ）に示すように、軸線方向左方へと移動する。ねじ軸２の一方向への回転運動は、ナット４の同方向への回転運動も引き起こすが、かかる方向において対向し合う矩形板状部４ｂの側面４ｋと案内溝１ｅの側面１ｆとが当接し合うことで、ナット４の回り止めが達成され、且つ側面１ｆに沿って側面４ｋが摺動することにより、ナット４の軸線方向移動が案内されることとなる。このとき、ケース１の流体入口１ｃからシリンダ部１ｂ内へと外部の流体が吸引される。尚、万が一ナット４がオーバーランした場合、まず板ばね９に当接し、これを弾性変形させるので、その緩衝機能によりナット４が衝突エネルギーが吸収されることから、ナット４やケース１の破損を抑制できる。

ナット４がストローク端まで移動した後、不図示のモータによりねじ軸２が逆方向に回転駆動されると、同様に回転運動がナット４の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結されたピストン部材６が、図３（ｂ）に示すように、軸線方向右方へと移動する。同様に、ねじ軸２の逆方向への回転運動は、ナット４の同方向への回転運動も引き起こすが、かかる方向において対向し合う矩形板状部４ｂの側面４ｋと案内溝１ｅの側面１ｆとが当接し合うことで、ナット４の回り止めが達成され、且つ側面１ｆに沿って側面４ｋが摺動することにより、ナット４の軸線方向移動が案内されることとなる。このとき、ケース１の流体入口１ｄから外部へとシリンダ部１ｂ内の流体を排出できる。従って、流体入口１ｄに、ブレーキ装置のホイールシリンダ等に接続することで、かかるブレーキ装置を作動させることができる。

本実施の形態によれば、ナット４は、半径方向外方に延在し、ケース１の案内溝１ｅに係合可能となっている矩形板状部４ｂを一体成形しているので、矩形板状部４ｂが案内溝１ｅに係合することによって、ナット４の回り止めを図れると共に、ナット４に対して矩形板状部４ｂを精度良く形成できるから、矩形板状部４ｂとケース１との相対位置関係が精度良く定まり、それにより動作不良を抑制でき、又矩形板状部４ｂはナット４と同じ金属で形成するので、使用条件に関わらずその寿命を確保できる。

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。例えば、循環部材は、チューブに限らずコマのようなものでも良い。

本実施の形態であるボールねじ機構を組み込んだシリンダ装置の断面図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 シリンダ装置の動作を示す図である。

符号の説明

１ ケース
１ａ 空洞部
１ｂ シリンダ部
１ｃ 流体入口
１ｄ 流体出口
１ｅ 案内溝
１ｆ 側面
１ｇ 段部
２ ねじ軸
２ａ 雄ねじ溝
２ｂ 丸軸部
２ｃ フランジ部
３ 止め輪
４ ナット
４ａ 雌ねじ溝
４ｂ 矩形板状部
４ｃ チューブ
４ｄ ブラケット
４ｅ ねじ
４ｋ 側面
５ ボール
６ ピストン部材
６ａ 周溝
７ リング
８ 間座
９ 板ばね
１０ 軸受

Claims (3)

1. 凹部を有するハウジングと、
   外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
   前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
   対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
   前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へとボールを戻す循環部材と、
   前記循環部材を前記ナットに固定する取り付け部材と、を有し、
   前記ナットは、半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっている係合部を一体成形していることを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記係合部は、前記ナットの周方向に対向する一対の係合面を有し、少なくとも前記係合面の一方と、前記ハウジングの凹部の案内面との間には、所定のスキマがあ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. 軸線方向に相対移動する前記ナットと、前記ハウジングとの間に生じる衝接を緩和する緩衝部材を設けた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