JP2014145465A - Ball screw device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ボールねじ装置に関する。 The present invention relates to a ball screw device.
近年、ブレーキ装置として、従来の油圧式ブレーキ装置に代わり、電動ブレーキ装置の開発が進められている。この電動ブレーキ装置において、ディスクにパッドを押圧するための押付け力を発生させるためのアクチュエータに、ボールねじ装置が含まれている(特許文献1参照)。 In recent years, electric brake devices have been developed as brake devices in place of conventional hydraulic brake devices. In this electric brake device, a ball screw device is included in an actuator for generating a pressing force for pressing a pad against a disk (see Patent Document 1).
このようなボールねじ装置において、ボールナットを、パッドに連結された移動体に軸方向に一体移動可能に設ける必要がある。また、移動体によって、ボールナットの回り止めを図る必要もある。
これらの課題を達成するために、移動体を、ねじ軸の先端に対向する底部と、ねじ軸の外周を包囲する円筒状の包囲部とを有する有底筒状に形成することが考えられる。そして、このような形状の移動体とボールナットとを、相対回り止めされかつ軸方向に一体移動可能に設けるために、移動体とボールナットとをねじ締結により連結させることが考えられる。具体的には、移動体の底部とナットの端面とをボルトで締結することが考えられる。
In such a ball screw device, it is necessary to provide the ball nut so as to be integrally movable in the axial direction on the moving body connected to the pad. Further, it is necessary to prevent the ball nut from rotating by the moving body.
In order to achieve these problems, it is conceivable that the moving body is formed in a bottomed cylindrical shape having a bottom portion facing the tip of the screw shaft and a cylindrical surrounding portion surrounding the outer periphery of the screw shaft. Then, in order to provide the movable body and the ball nut having such a shape so as to be relatively prevented from rotating and integrally movable in the axial direction, it is conceivable to connect the movable body and the ball nut by screw fastening. Specifically, it is conceivable to fasten the bottom of the moving body and the end surface of the nut with a bolt.
しかしながら、この場合、ナットの回転半径方向の肉厚寸法をボルトの直径よりも大きく確保する必要がある。そのため、ボールねじ装置の小型化を図る場合にはボルトが小サイズのものになり、その強度不足を補うためにボルトの本数を増やすことにより、部品点数が増加するおそれがある。
本発明は、このような背景の下でなされたもので、ねじ等の締結部材を用いることなく、ボールナットの回り止めを図りつつ、移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結されたボールねじ装置を提供することを目的とする。
However, in this case, it is necessary to ensure that the thickness of the nut in the radial direction of rotation is larger than the diameter of the bolt. Therefore, when the size of the ball screw device is reduced, the bolt becomes a small size, and the number of parts may be increased by increasing the number of bolts to compensate for the lack of strength.
The present invention has been made under such a background, and connects the moving body and the ball nut so as to be integrally movable in the axial direction while preventing rotation of the ball nut without using a fastening member such as a screw. An object of the present invention is to provide an improved ball screw device.
前記の目的を達成するための請求項1に記載の発明は、筒状のハウジング(9)と、前記ハウジング内に挿通されたねじ軸(22)と、前記ねじ軸と複数のボールを介して螺合するボールナット(24)と、前記ボールナットを包囲する包囲部(32)を有する移動体(25)と、前記ボールナットの外周面に形成されたボールナット側キー溝(35)、前記包囲部の内周面に形成された移動体側キー凹部(33)、ならびに前記ボールナット側キー溝および前記移動体側キー凹部に跨って嵌るキー(36;36C)を有し、前記移動体に対する前記ボールナットの、軸方向の移動および回転をそれぞれ規制するキー嵌合構造(K1;K2)とを含む、ボールねじ装置(50;150)である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a cylindrical housing (9), a screw shaft (22) inserted through the housing, the screw shaft and a plurality of balls. A ball nut (24) to be screwed, a moving body (25) having a surrounding portion (32) surrounding the ball nut, a ball nut side keyway (35) formed on an outer peripheral surface of the ball nut, A movable body side key recessed portion (33) formed on the inner peripheral surface of the surrounding portion, and a key (36; 36C) fitted over the ball nut side key groove and the movable body side key recessed portion, A ball screw device (50; 150) including a key fitting structure (K1; K2) for restricting axial movement and rotation of the ball nut.
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、ボールナット側キー溝および移動体側キー凹部にそれぞれ嵌り込むキーにより、ボールナットと移動体とが一体移動可能に設けられる。そして、移動体の軸方向の移動が許容されつつその回転が規制されている場合には、そのキー嵌合構造よりボールナットの回り止めも達成される。これにより、ボールナットの回り止めを図りつつ、移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結することができる。
In this section, the alphanumeric characters in parentheses represent reference signs of corresponding components in the embodiments described later, but the scope of the claims is not limited to the embodiments by these reference numerals.
According to this configuration, the ball nut and the moving body are provided so as to be integrally movable by the keys that are respectively fitted into the ball nut side keyway and the moving body side key recess. When the movement of the moving body is permitted while its rotation is restricted, rotation of the ball nut is also achieved by the key fitting structure. Accordingly, the moving body and the ball nut can be coupled so as to be integrally movable in the axial direction while preventing the ball nut from rotating.
請求項2に記載の発明は、前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴(33)であり、前記キーにおいて前記ボールナット側キー溝に嵌り込んだ部分の深さ寸法(Wa)は、前記移動体側キー凹部の底部から前記キーまでの間隔(Wb)よりも大きい、請求項1に記載のボールねじ装置(50)である。
この構成によれば、ボールナット側キー溝からキーが抜けないので、キーとボールナットとの係合外れが防止される。これにより、ボールナットと移動体とを一体移動可能な状態に保持しておくことができる。
According to a second aspect of the present invention, the movable body side key recess is a through hole (33) penetrating the surrounding portion in the thickness direction, and a depth of a portion of the key fitted into the ball nut side key groove. The dimension (Wa) is a ball screw device (50) according to claim 1, wherein the dimension (Wa) is larger than a distance (Wb) from the bottom of the movable body side key recess to the key.
According to this configuration, since the key cannot be removed from the key nut-side keyway, disengagement between the key and the ball nut is prevented. Thereby, the ball nut and the moving body can be held in a state in which they can move integrally.
請求項3に記載の発明は、前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴であり、前記キー嵌合構造(K2)は、前記ハウジングの内周面に形成されたハウジング側溝(135)を含み、前記キー(36C)が前記前記移動体側キー凹部を介して前記ハウジング側溝に嵌り込むことにより、前記ハウジングに対する前記移動体の軸方向の移動が許容されつつ、前記ハウジングに対する前記移動体の回転が規制される、請求項1に記載のボールねじ装置(150)である。 According to a third aspect of the present invention, the movable body side key recess is a through hole that penetrates the surrounding portion in the thickness direction, and the key fitting structure (K2) is formed on an inner peripheral surface of the housing. The housing includes a housing side groove (135), and the key (36C) is fitted into the housing side groove via the movable body side key recess, thereby allowing the movable body to move in the axial direction relative to the housing. The ball screw device (150) according to claim 1, wherein the rotation of the movable body relative to is controlled.
この構成によれば、ボールナット側キー溝および移動体側キー凹部にそれぞれ嵌り込んでいるキーがハウジング側溝にも嵌り込むことにより、移動体はハウジングによって、その軸方向の移動が許容されかつ回り止めが図られる。これにより、部品点数を減らしつつ、ボールナットの回り止めを図り、かつ移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結することができる。 According to this configuration, the key that is fitted in the ball nut side keyway and the moving body side key recess is also fitted in the housing side groove, so that the moving body is allowed to move in the axial direction by the housing and is prevented from rotating. Is planned. As a result, the ball nut can be prevented from rotating while the number of parts is reduced, and the movable body and the ball nut can be coupled so as to be integrally movable in the axial direction.
以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1Aは、本発明の一実施形態に係るボールねじ装置が適用された電動ブレーキ装置1の非制動状態の概略断面図である。図1Bは電動ブレーキ装置1の制動状態の概略断面図である。図1Aおよび図1Bを参照して、電動ブレーキ装置1は、自動車等の車輪と一体回転するディスク2に摩擦による制動力を付与する装置である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of an electric brake device 1 to which a ball screw device according to an embodiment of the present invention is applied in a non-braking state. FIG. 1B is a schematic sectional view of the electric brake device 1 in a braking state. 1A and 1B, an electric brake device 1 is a device that applies a braking force by friction to a disk 2 that rotates integrally with a wheel of an automobile or the like.
電動ブレーキ装置1は、たとえばナックル(図示しない)等に移動可能に支持されたフローティングタイプのキャリパ3と、ディスク2を挟んで配置され、キャリパ3によって互いに接近/離間可能に支持された第1バックアッププレート4および第2バックアッププレート5と、第1バックアッププレート4および第2バックアッププレート5にそれぞれ固定され、図1Bに示すようにディスク2の対応する側面をそれぞれ押圧可能な第1パッド6および第2パッド7とを備えている。
The electric brake device 1 includes, for example, a
キャリパ3は、互いに固定された第1ボディ8および第2ボディ(ハウジング)9と、第2ボディ9に固定されたカバー10とを備えている。第1ボディ8は、本体部8Aと、本体部8Aと架橋部8Bを介して連結された腕部8Cとを備えている。
第1バックプ
レート4は、本体部8Aを挿通した支持孔11に軸方向(後述するスラスト方向STに相当)に移動可能に支持された支軸12の一端12Aに固定されている。支軸12の他端12Bにはピストン25が固定的に取り付けられている。第2バックアッププレート5は、腕部8Aに固定されている。第2ボディ9は、本体部8Aに固定されている。第2ボディ9は、略円筒状をなし、アルミニウム材料を用いて形成されている。
The
The first back plate 4 is fixed to one
キャリパ3は、両パッド6,7をディスク2に押圧して制動力を発生させる機能を果たす。具体的には、キャリパ3は、車輪軸方向X1に平行なスラスト方向STのスラスト力F(図1Bを参照)を発生する電動アクチュエータ13と、電動アクチュエータ13の発生するスラスト力Fをパッド6,7に伝達する伝達機構14とを備える。
電動アクチュエータ13は、第2ボディ9から延設された取付ステー15に固定されたモータハウジング16Aと出力軸としての回転軸16Bとを有する電動モータ16と、電動モータ16の回転出力を減速しつつ伝達するギヤ機構17と、ギヤ機構17を介して伝達される回転運動をスラスト方向STの直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構18とを備えている。
The
The electric actuator 13 includes an
ギヤ機構17は、回転軸16Bの一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ19と、駆動ギヤ19に噛み合うアイドルギヤ20と、アイドルギヤ20に噛み合って中心軸線C1まわりに回転する被動ギヤ21とを備えている。アイドルギヤ20は第2ボディ9に回転可能に軸支されている。被動ギヤ21は、次に述べるねじ軸22に同軸に固定されている。カバー10は、ギヤ機構17を覆うようにして、第2ボディ9に固定されている。
The
ボールねじ機構18は、入力部材としてのねじ軸22と、ねじ軸22にボール23を介して螺合した出力部材としてのボールナット24とを備えている。
ねじ軸22は、具体的には、支持孔27の内周に固定された転がり軸受30に支持されている。これにより、ねじ軸22が、その軸方向(スラスト方向ST)の移動が規制されつつ回転可能に設けられている。
The
Specifically, the
ボールナット24はピストン25にキー嵌合構造K1によって連結されている。キー嵌合構造K1は、ピストン25に対するボールナット24の軸方向(スラスト方向STに沿う方向)の移動およびボールナット24の回転をそれぞれ規制する。この実施形態では、ボールねじ機構18とピストン25とキー嵌合構造K1とによって、特許請求の範囲に記載のボールねじ装置50が構成されている。
The
ピストン25は有底筒状をなしている。ピストン25は、支軸12の他端12Bに固定された底部31と、ねじ軸22の外周を包囲する円筒状の包囲部32とを有している。包囲部32の軸方向(スラスト方向ST)および周方向の途中部には、包囲部32を厚み方向に貫通するピストン側キー穴(貫通穴)33が形成されている。
また、包囲部32の軸方向および周方向の途中部には、ピストン側キー穴33とは異なる位置に、キー溝38が形成されている。
The
In addition, a
ピストン25は、包囲部32の外周が第2ボディ9の内周と微小の間隔を隔てた状態で、第2ボディ9内に収容配置されている。第2ボディ9の内周には、軸方向に延びるキー溝39が形成されている。キー溝38,39に嵌合されるキー40によって、第2ボディ9に対するピストン25の軸方向の移動が許容されつつ、第2ボディ9に対するピストン25の回転が規制されている。そのため、ピストン25の回り止めが図られているとともに、そのピストン25の軸方向の移動が許容されている。
The
電動モータ16の回転軸16Bの回転が、ギヤ機構17を介して伝達されて、ねじ軸22がその軸回りに回転させられる。ねじ軸22の回転に伴って、ボールナット24が軸方向(スラスト方向ST)に移動する。
電動ブレーキ装置1の制動時には、電動アクチュエータ13の発生するスラスト力Fが伝達機構14を介して第1パッド6側へ伝達されて、図1Bに示すように、第1パッド6がディスク2側へ押圧され、第1パッド6がディスク2に対してディスク2の回転方向(たとえば紙面に直交して紙面の表側へ向かう方向)とは反対方向(たとえば紙面に直交して紙面の裏側へ向かう方向)への摩擦力による制動力を及ぼす。
The rotation of the
During braking of the electric brake device 1, the thrust force F generated by the electric actuator 13 is transmitted to the first pad 6 side via the transmission mechanism 14, and the first pad 6 moves to the disk 2 side as shown in FIG. 1B. The first pad 6 is pressed, and the direction opposite to the rotation direction of the disk 2 with respect to the disk 2 (for example, the direction toward the front side of the paper surface orthogonal to the paper surface) (for example, the direction orthogonal to the paper surface toward the back side of the paper surface). It exerts braking force due to frictional force.
図2は、キー嵌合構造K1を示す分解斜視図である。図3は、キー嵌合構造K1を示す要部拡大断面図である。図1〜図3を参照して、キー嵌合構造K1について説明する。
キー嵌合構造K1は、ボールナット24の外周面に形成されたボールナット側キー溝35と、包囲部32のピストン側キー穴33と、ボールナット側キー溝35およびピストン側キー穴33に跨って嵌っているキー36とを有している。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing the key fitting structure K1. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the key fitting structure K1. The key fitting structure K1 will be described with reference to FIGS.
The key fitting structure K1 extends over the ball nut side
キー36はたとえば四角柱状をなしている。キー36の先端部36Aおよび基端部36Bは、それぞれキー36の延びる方向に直交する平坦面が形成されている。
ボールナット側キー溝35は、ボールナット24の軸方向および周方向の途中部に形成されている。ボールナット側キー溝35は、ボールナット24の外周面に沿う平坦な底面37を有している。ピストン側キー穴33およびボールナット側キー溝35の周方向に沿う方向から見た断面形状は、キー36の横断面形状と整合している。キー36は、ほとんど遊びのない状態で、ピストン側キー穴33およびボールナット側キー溝35に嵌合している。
The key 36 has, for example, a quadrangular prism shape. The
The ball
キー36とボールナット側キー溝35との嵌合状態で、キー36においてボールナット側キー溝35に嵌り込んだ部分の深さ寸法は、ボールナット側キー溝35の溝深さWaと一致している。そして、この状態で、ピストン側キー穴33の底部(すなわち、包囲部32の外周面)からキー36の先端部36Aまでの間隔Wbが、ボールナット側キー溝35の溝深さWaよりも小さくなるように、キー36の長さおよびボールナット側キー溝35が設定されている。そのため、ボールナット側キー溝35からキー36が抜けず、その結果、キー36とボールナット24との係合外れが防止される。
When the key 36 and the ball nut-side
以上によりこの実施形態によれば、ボールナット側キー溝35およびピストン側キー穴33にそれぞれ嵌り込むキー36により、ボールナット24とピストン25とが一体移動可能に設けられる。そして、キー溝38,39とキー40との嵌合によりピストン25の軸方向の移動が許容されつつその回転が規制されているので、キー嵌合構造K1よりボールナット24の回り止めが図られる。これにより、ねじ等の締結部材を用いずに、ボールナット24の回り止めを図りつつ、ピストン25とボールナット24とを軸方向に一体移動可能に連結することができる。
As described above, according to this embodiment, the
図4は、本発明の他の実施形態に係るボールねじ装置150が適用された電動ブレーキ装置101の要部拡大断面図である。
この実施形態において、前述の図1〜図3に示された各部と同等の構成部分には、図1等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図4に示す構成が、図1〜図3に示す構成と主として相違する部分は、キー嵌合構造K1に代えてキー嵌合構造K2を備えた点である。
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an electric brake device 101 to which a ball screw device 150 according to another embodiment of the present invention is applied.
In this embodiment, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals as those in FIG. 1 and the description thereof is omitted.
4 mainly differs from the configuration shown in FIGS. 1 to 3 in that a key fitting structure K2 is provided instead of the key fitting structure K1.
キー嵌合構造K2は、ピストン25に対するボールナット24の軸方向の移動およびボールナット24の回転をそれぞれ規制するだけでなく、第2ボディ9に対するピストン25の軸方向の移動を許容しつつ第2ボディ9に対するピストン25の回転を規制している。
キー嵌合構造K2は、ボールナット側キー溝35と、ピストン側キー穴33と、ボールナット24の外周面に形成されたボディ側キー溝135と、ボールナット側キー溝35、ピストン側キー穴33およびボディ側キー溝135に跨って嵌っているキー36Cとを有している。
The key fitting structure K2 not only restricts the axial movement of the
The key fitting structure K2 includes a ball nut side
ボディ側キー溝135は、ボールナット24の軸方向および周方向の途中部に形成されている。ボディ側キー溝135は、軸方向に沿って延びている。ボールナット側キー溝35の周方向幅はキー36Cの周方向幅とほぼ整合している。
キー36Cが、ピストン側キー穴33を介してボディ側キー溝135に嵌り込むことにより、第2ボディ9に対するピストン25の軸方向の移動が許容されるとともに、第2ボディ9に対するピストン25の回転が規制される。この図4の実施形態では、キー36cにより第2ボディ9に対するピストン25の回転が規制されているので、前述の実施形態で述べたキー溝38,39およびキー40の各構成は省略されている。また、前述の実施形態と同様に、ボールナット側キー溝35およびピストン側キー穴33にそれぞれ嵌り込むキー36Cにより、ボールナット24とピストン25とが一体移動可能に設けられる。
The body-
The key 36C is fitted into the body-side
以上によりこの実施形態によれば、ボールナット側キー溝35およびピストン側キー穴33にそれぞれ嵌り込んでいるキー36Cがボディ側キー溝135にも嵌り込むことにより、ピストン25は、第2ボディ9によって、その軸方向の移動が許容されかつ回り止めが図られる。また、キー36Cにより、ボールナット24の回転も規制される。これにより、部品点数を減らしつつ、ボールナット24の回り止めを図り、かつピストン25とボールナット24とを軸方向に一体移動可能に連結することができる。
As described above, according to this embodiment, when the key 36C fitted in the ball nut-side
以上、この発明の2つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、ボールナット24と、キー36,36Cとをそれぞれ、互いに熱膨張率の等しい材料によって形成することもできる。この場合、電動ブレーキ1,101の使用環境によらずに、キー36,36Cのボールナット側キー溝35への嵌り込みを確実に確保することができ、これにより、キー36,36Cとボールナット24との係合外れをより一層防止することができる。
As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
For example, the
また、各実施形態において、移動体側キー凹部を貫通穴(ピストン側キー穴33)として説明したが、移動体側キー凹部を溝により設けることもできる。
また、キー嵌合構造K1,K2を、1つだけでなく、複数設けることもできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
Moreover, in each embodiment, although the mobile body side key recessed part was demonstrated as a through-hole (piston side key hole 33), the mobile body side key recessed part can also be provided with a groove | channel.
Moreover, not only one key fitting structure K1 and K2 but two or more can also be provided.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.
9…第2ボディ(ハウジング)、22…ねじ軸、24…ボールナット、25…ピストン(移動体)、32…包囲部、33…ピストン側キー穴、35…ボールナット側キー溝、36,36C…キー、50,150…ボールねじ装置、K1,K2…キー嵌合構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... 2nd body (housing), 22 ... Screw shaft, 24 ... Ball nut, 25 ... Piston (moving body), 32 ... Enclosure, 33 ... Piston side keyhole, 35 ... Ball nut side keyway, 36, 36C ... Key, 50,150 ... Ball screw device, K1, K2 ... Key fitting structure
Claims (3)
前記ハウジング内に挿通されたねじ軸と、
前記ねじ軸と複数のボールを介して螺合するボールナットと、
前記ボールナットを包囲する包囲部を有する移動体と、
前記ボールナットの外周面に形成されたボールナット側キー溝、前記包囲部の内周面に形成された移動体側キー凹部、ならびに前記ボールナット側キー溝および前記移動体側キー凹部に跨って嵌るキーを有し、前記移動体に対する前記ボールナットの、軸方向の移動および回転をそれぞれ規制するキー嵌合構造とを含む、ボールねじ装置。 A tubular housing;
A screw shaft inserted into the housing;
A ball nut screwed to the screw shaft via a plurality of balls;
A moving body having a surrounding portion surrounding the ball nut;
A ball nut-side key groove formed on the outer peripheral surface of the ball nut, a moving body-side key recess formed on the inner peripheral surface of the surrounding portion, and a key that fits over the ball nut-side key groove and the moving body-side key recess And a key fitting structure that restricts axial movement and rotation of the ball nut with respect to the moving body.
前記キーにおいて前記ボールナット側キー溝に嵌り込んだ部分の深さ寸法は、前記移動体側キー凹部の底部から前記キーまでの間隔よりも大きい、請求項1に記載のボールねじ装置。 The movable body side key recess is a through-hole penetrating the surrounding portion in the thickness direction,
2. The ball screw device according to claim 1, wherein a depth dimension of a portion of the key fitted into the ball nut-side key groove is larger than a distance from a bottom portion of the movable body-side key recess to the key.
前記キー嵌合構造は、前記ハウジングの内周面に形成されたハウジング側溝を含み、
前記キーが前記前記移動体側キー凹部を介して前記ハウジング側溝に嵌り込むことにより、前記ハウジングに対する前記移動体の軸方向の移動が許容されつつ、前記ハウジングに対する前記移動体の回転が規制される、請求項1に記載のボールねじ装置。 The movable body side key recess is a through-hole penetrating the surrounding portion in the thickness direction,
The key fitting structure includes a housing side groove formed on the inner peripheral surface of the housing,
The key is fitted into the housing-side groove via the movable body side key recess, so that the movement of the movable body relative to the housing is allowed while the rotation of the movable body relative to the housing is restricted. The ball screw device according to claim 1.
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