JP2010242949A

JP2010242949A - ボールねじ装置

Info

Publication number: JP2010242949A
Application number: JP2009095520A
Authority: JP
Inventors: Katsura Koyagi; 桂小八木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-10-28

Abstract

【課題】小型化および低コスト化が図られたボールねじ装置を提供する。
【解決手段】軌道溝２ａが設けられたねじ軸２と、ねじ軸２にボール４を介してねじ合わされたボールねじナット３と、ねじ軸２と同心に配置されてボールねじナット３と一体で回転するモータロータ５と、ボールねじナット３から軸方向に所定距離離れた位置に配置されたモータステータ６と、ボールねじナット３を支持する軸受７とを備えているボールねじ装置において、モータロータ5の大径部5bが軸受7の内輪を兼ねており、ボールねじナット6の反ステータ側端部とモータロータ5の端部のフランジ部5cとがボルト15によって結合されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ナットが回転してねじ軸が軸方向に直線移動する形態で使用されるボールねじ装置に関する。

軌道溝が設けられたねじ軸と、ねじ軸にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と同心に配置されてボールねじナットと一体で回転するモータロータと、ボールねじナットから軸方向に所定距離離れた位置に配置されたモータステータと、ボールねじナットを支持する軸受とを備えているボールねじ装置は、アクチュエータ用としてよく使用されている（特許文献１）。

この場合、ボールねじナットのモータステータ側端部とモータロータとをボルトで結合することが一般的である。

特開２００２−３７２１１７号公報

上記従来のボールねじ装置では、ボールねじナットとモータロータとの結合部が大きくなり、また、部品数や組付け工数も増加することになり、小型化および低コスト化が課題となっている。

この発明の目的は、小型化および低コスト化が図られたボールねじ装置を提供することにある。

この発明によるボールねじ装置は、軌道溝が設けられたねじ軸と、ねじ軸にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と同心に配置されてボールねじナットと一体で回転するモータロータと、ボールねじナットから軸方向に所定距離離れた位置に配置されたモータステータと、ボールねじナットを支持する軸受とを備えているボールねじ装置において、モータロータの一部が軸受の内輪を兼ねており、ボールねじナットの反ステータ側端部とモータロータの端部とがねじ部材によって結合されていることを特徴とするものである。

ボールねじナットは、例えば、ナット本体および１対のエンドキャップからなるものとされ、ナット本体と各エンドキャップとは、それぞれエンドキャップ結合用ボルトによって結合される。ナット本体およびモータロータは、例えば炭素鋼（Ｓ４５Ｃ、ＳＣＭなど）などの金属製とされ、エンドキャップは金属製であっても合成樹脂製であってもよい。

ボールねじナットとモータロータとが一体で回転可能とするため、従来は、ボールねじナットのモータステータ側端部がモータロータとボルトによって結合されていた。この場合、ボールねじナットの中心とモータステータとの間に、ボルト結合部が存在することになり、ボールねじナットの中心とモータステータとの距離が大きくなる。

この発明のボールねじ装置では、モータロータの一部が軸受の内輪を兼ねることで、部品数が削減される。そして、ボールねじナットの反ステータ側端部とモータロータの端部とがねじ部材（ボルト）によって結合されることで、ボールねじナットの中心とモータステータとの間に、ボルト結合部が存在しないものとし、これにより、ボールねじナットの中心とモータステータとの距離が小さくなっている。

この発明によるボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによってモータロータおよびボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、モータロータおよびボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。

いずれの場合でも、ねじ軸は、往復直線移動し、通常、その所定方向の所定量以上の移動を防止するためのストッパが設けられる。ストッパは、例えば、ねじ軸が所定量以上移動した際にハウジングに当接するフランジ部をねじ軸に設けることで形成することができ、また、ストッパは、ねじ軸と一体に直線移動する部材に形成してもよく、直線移動しない方の部材（ハウジングやモータロータ）に設けることもできる。ストッパによってねじ軸の前進方向の極限位置が規定されていることで、極限位置に達すると、ねじ軸が強制的に停止させられる。この際のねじ軸の移動速度が速い場合、ねじ軸の急停止時におけるナットの回転慣性力が大きいため、ボールねじ軌道に圧痕が生じることがあるが、この発明によるボールねじ装置では、上記のように、結合部を小さくすることで回転慣性力の低減も可能であり、ボールねじ軌道溝の圧痕防止の点でも有利なものとなる。

ねじ軸の直線移動を案内するスプラインがねじ軸に一体に設けられていることがある。この場合のスプラインは、ボールスプラインであってもよく、例えばインボリュートスプラインのような嵌合式のスプラインであってもよい。

この発明のボールねじ装置によると、モータロータの一部が軸受の内輪を兼ねているので、部品点数およびボルト本数が削減され、組付け工数も削減される。また、ボールねじナットとモータロータとの結合がボールねじナットの反ステータ側端部で行われているので、ボールねじナットの中心とモータステータとの距離が小さくなり、結合部が小さくなる。したがって、ボールねじ装置を小型化および低コスト化することができる。

図１は、この発明のボールねじ装置の１実施形態を示す縦断面図である。図２は、ボールねじ装置の比較例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１は、この発明によるボールねじ装置の１実施形態を示している。以下の説明において、左右は、図の左右をいうものとする。

図１に示すように、この発明によるボールねじ装置(1)は、軌道溝(2a)が設けられた鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)の軌道溝(2a)にボール(4)を介してねじ合わされたボールねじナット(3)と、ボールねじナット(3)に一体化されて右方にのびるモータロータ(5)と、ボールねじナット(3)の右方（軸方向に所定距離離れた位置）に配置されて径方向外方からモータロータ(5)の所要部分に対向させられているモータステータ(6)と、ハウジング(8)に取り付けられてボールねじナット(3)を支持する軸受(7)とを備えている。

ねじ軸(2)とモータロータ(5)とは、同心状に配置されており、ボールねじ装置(1)は、モータロータ(5)とモータステータ(6)とによってモータを構成し、モータロータ(5)およびボールねじナット(3)を回転させて、ねじ軸(2)を直線移動させる形態で使用される。

モータロータ(5)は、ねじ軸(2)との間に所要の径方向間隙を有する円筒状小径部(5a)と、小径部(5a)の左端に連なる大径部(5b)と、大径部(5b)左端に設けられたフランジ部(5c)とからなり、大径部(5b)が軸受(7)の内輪とされている。

ボールねじナット(3)は、ねじ軸(2)の軌道溝(2a)とによって主通路を形成するための軌道溝(12a)が形成された円筒状の金属製ナット本体(12)と、ナット本体(12)の左右両側に突き合わせられた短円筒状の合成樹脂製エンドキャップ(13)とからなり、ナット本体(12)とエンドキャップ(13)とは、エンドキャップ結合用ボルト(14)で結合されている。図示省略するが、ナット本体(12)の周壁には、これを軸方向に貫通する戻し通路が形成されており、エンドキャップ(13)には、主通路と戻し通路とを連通させるみぞ状の方向転換路が形成されている。

ボールねじナット(3)を支持する軸受(7)は、４点接触の玉軸受とされている。ボールねじナット(3)を支持するために使用される軸受は、一般的には、複列のアンギュラ玉軸受であり、これが４点接触の玉軸受とされることで、軸方向長さが短縮されており、また、モータロータ(5)の大径部(5b)が内輪を兼ねていることで、部品数が削減されている。

ナット本体(12)の左端部には、モータロータ(5)のフランジ部(5c)に左方から突き合わされるフランジ部(12b)が形成されている。モータロータ(5)のフランジ部(5c)には、軸方向にのびるめねじ部が設けられており、モータロータ(5)のフランジ部(5c)とナット本体(12)のフランジ部(12b)とは、ナット本体(12)のフランジ部(12b)を左方から貫通するモータロータ結合用ボルト(15)がモータロータ(5)のフランジ部(5c)にねじ込まれることで結合されている。

図２は、この発明によるボールねじ装置(1)に対応する比較例を示している。以下の説明において、図１と同じ構成には同じ符号を付している。

図２において、ボールねじナット(3)を支持する軸受(20)は、４点接触の玉軸受とされており、ナット本体(22)がその内輪を兼ねている。ボールねじナット(21)は、このナット本体(22)と１対のエンドキャップ(13)とからなり、これらは、エンドキャップ結合用ボルト(14)で結合されている。モータロータ(25)は、ボールねじナット(21)の右端部（モータステータ側端部）に結合されるフランジ部(26)をその左端部に有しており、ナット本体(22)の右端部には、モータロータ(25)のフランジ部(26)に左方から突き合わされるフランジ部(27)が形成されている。そして、モータロータ(25)のフランジ部(26)とナット本体(22)のフランジ部(27)とがモータロータ結合用ボルト(28)で結合されている。

図２のものでは、ナット本体(22)と軸受(20)の内輪とが一体とされることで、部品数が削減されるものの、モータロータ(25)のフランジ部(26)とナット本体(22)のフランジ部(27)とを結合するモータロータ結合用ボルト(28)がモータステータ(6)側にあるため、ボールねじナット(21)中心とモータステータ(6)間の距離Ｌ２が長くなっており、小型化という点で不十分なものとなっている。

そこで、この発明によるボールねじ装置(1)では、図１に示すように、モータロータ(5)を左方に延長することで、軸受(7)の内輪を兼ねさせ、モータロータ結合用ボルト(15)がボールねじナット(3)の左端部（反モータステータ側端部）に配置されている。この結果、図２に示したものに比べると、ボールねじナット(3)中心とモータステータ(6)間の距離Ｌ１が小さく（Ｌ２≒Ｌ１＋Ａ）なり、小型化されて、回転慣性力も低減している。

このボールねじ装置(1)は、例えば、電動アクチュエータ用として使用するのに適している。この場合、モータの回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を軸受(7)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒（図示略）などで支持した形態での使用となる。また、上記のボールねじ装置(1)は、ねじ軸(2)を上下方向に配置して、自動車の電磁サスペンションとして使用することもできる。

(1) ボールねじ装置
(2) ねじ軸
(2a) 軌道溝
(3) ボールねじナット
(4) ボール
(5) モータロータ
(6) モータステータ
(7) 軸受
(15) ボルト（ねじ部材）

Claims

軌道溝が設けられたねじ軸と、ねじ軸にボールを介してねじ合わされたボールねじナットと、ねじ軸と同心に配置されてボールねじナットと一体で回転するモータロータと、ボールねじナットから軸方向に所定距離離れた位置に配置されたモータステータと、ボールねじナットを支持する軸受とを備えているボールねじ装置において、
モータロータの一部が軸受の内輪を兼ねており、ボールねじナットの反ステータ側端部とモータロータの端部とがねじ部材によって結合されていることを特徴とするボールねじ装置。