JP2016035322A - ボールねじ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ボールねじ装置22において、ボールナット30の雌ねじ溝33とねじ軸の雄ねじ溝間に形成される軌道路Kに、複数の主ボール29を含むボール列Lが収容される。軌道路Lに収容されたコイルスプリング51,52が、ボール列Lの端部La,Lbと係合する第1端部511,521と、ボールナット30のストッパ(第1凹部60,凸部70等)によって受けられる第2端部512,522とを含む。前記ストッパとコイルスプリング51の第2端部512との間に、主ボール29の直径よりも大きい直径を有するストッパボール81が介在する。
【選択図】図4
Description
この種のボール非循環タイプのボールねじ装置では、低い軸力が負荷される状態でねじ軸が回転駆動されるときには、コイルスプリングは収縮しないので、ボール列のボールとボールナットとは相対移動しない。したがって、ボール列のボールとねじ軸との間に滑りを生じながら、ボールねじがストロークする。
そこで、本発明の目的は、コイルスプリングの姿勢を安定させることができるボールねじ装置を提供することである。
請求項2の発明は、請求項1において、前記ストッパとして、第1ストッパ(60,60B)と、第2ストッパ(70,71,71A)と、を含み、前記コイルスプリングとして、前記ボール列の第1端部に係合する第1端部(511)と前記第1ストッパによって直接または間接的に受けられる第2端部(512)とを有する第1コイルスプリング(51)と、前記ボール列の第2端部に係合する第1端部(521)と前記第2ストッパによって直接または間接的に受けられる第2端部(522)とを有し前記軌道路に収容された第2コイルスプリング(52)と、を含み、前記ストッパボールは、前記第1ストッパおよび前記第2ストッパの少なくとも一方と対応するコイルスプリングの第2端部との間に介在する、ボールねじ装置である。
請求項4の発明は、請求項3において、前記第1ストッパボールの直径が、前記第1コイルスプリングの前記第2端部としての座巻部の内径(E1)よりも大きくされており(D1>E1)、前記第1ストッパボールは、前記第1コイルスプリングの前記座巻部の内径をガイドする内径ガイドとして機能する、ボールねじ装置である。
請求項7の発明は、請求項3〜6のいずれか一項において、前記凹部は、前記ボールナットの端面(303)に開放されており、前記ボールねじ装置は、前記ボールナットの外周(30a)に沿って配置され、前記ボールナットの前記端面に係合する環状体(40)を含み、前記ねじ軸の外周(28a)と前記環状体の内周(40a)との間の間隔が、前記第1ストッパボールの直径(D1)よりも狭く設定されている、ボールねじ装置である。
請求項9の発明は、請求項2〜8のいずれか一項において、前記第2ストッパは、前記雌ねじ溝内に突出する凸部(70)を含み、前記ストッパボールは、前記軌道路に収容されて前記凸部と前記第2コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第2ストッパボール(82)を含む、ボールねじ装置である。
請求項11の発明は、請求項2〜8のいずれか一項において、前記第2ストッパは、前記ボールナットの内周に設けられた凹部(71)を含み、前記ストッパボールは、前記軌道路に収容されて前記凹部と前記第2コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第2ストッパボール(82)を含み、前記凹部は、前記ねじ軸の前記雄ねじ溝との間で前記第2ストッパボールを挟むことにより、当該第2ストッパボールの前記ボールナットに対する移動を規制する、ボールねじ装置である。
また、ストッパボールの直径が主ボールの直径よりも大きいので、ボールナットからねじ軸側への、ストッパボールの脱落が抑制される。したがって、ストッパボールが、凹部によって安定して保持されるので、コイルスプリングの第2端部の姿勢をより安定させることができる。
請求項3の発明によれば、ボールナットの内周に設けられた第1ストッパとしての凹部が、当該凹部に収容された第1ストッパボールを介して、第1コイルスプリングの第2端部を受ける。したがって、第1コイルスプリングの第2端部の姿勢を安定させて、第1コイルスプリングの姿勢を安定させることができる。
請求項5の発明によれば、第1ストッパボールの外表面において、第1反対位置と第2反対位置との間の中間領域に、第1コイルスプリングからのばね力が付与されるので、第1ストッパボールを第2接点に押し付けておくことができる。これにより、第1ストッパボールを、ボールナット径方向にがたつくことなく保持できる。
請求項8の発明によれば、ハウジングに対するボールナットの軸方向移動を阻止するための止め輪を、脱落防止用の環状体として兼用するので、脱落防止用の環状体を別途設ける必要がない。これにより、部品点数の低減を図ることができると共にコストダウンを図ることができる。
請求項10の発明によれば、第2ストッパボールが、第2コイルスプリングの第2端部としての座巻部の内径をガイドすることにより、第2コイルスプリングの第2端部の姿勢をより安定させることができる。
請求項12の発明によれば、ハウジングの対向面と凹段部との間で挟まれることにより、ボールねじに対する第2ストッパボールの移動が阻止される。これにより、第2ストッパボールを、がたつきなくボールねじに保持しておくことができる。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態のボールねじ装置22が適用されたブレーキ装置1の非制動状態の概略断面図である。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。
第2ボディ9は、第1ボディ8の本体部11に固定されたシリンダ13(ブレーキシリンダに相当)と、シリンダ13から延設された延設板14とを備える。
ピストン17の一端171は、シリンダ13の一端(筒状部15の第1端部151に相当)の開放部を通してディスク2側へ突出し、第1バックアッププレート4に固定されている。
ピストン17の外周17aとシリンダ13の内周(筒状部15の内周15b)との両者は、両者に設けられたキー溝に跨がって配置されるキー19を介して連結されている。キー19を用いたキー結合を介して、ピストン17のアキシャル方向AXの移動が案内されるとともに、シリンダ13に対するピストン17の回転が規制されている。
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。キャリパ3は、電動モータ20と、電動モータ20の回転を減速する減速装置21と、電動モータ20から減速装置21を介して伝達される回転運動をピストン17をアキシャル方向AXの直線運動に変換するボールねじ装置22とを備えている。
減速装置21は、電動モータ20の出力軸24の一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ25と、駆動ギヤ25に噛み合うアイドルギヤ26と、アイドルギヤ26に噛み合う被動ギヤ27とを備えている。アイドルギヤ26は、第2ボディ9に回転可能に軸支されている。カバー10は、減速装置21を覆うようにして、第2ボディ9に固定されている。
図1および図2に示すように、ボールねじ装置22は、入力部材としてのねじ軸28と、ねじ軸28に複数の主ボール29を介して螺合した回転可能な出力部材としてのボールナット30と、止め輪40(環状体)と、ピストン17とを備えている。ねじ軸28は、ボールナット30に挿通されている。ねじ軸28は、第2ボディ9によって、軸方向移動不能に且つ回転可能に支持されている。ボールナット30は、第2ボディ9によって、軸方向移動可能に且つ回転不能に支持されている。
図3は、図1の一部を拡大した断面図である。図3に示すように、ボールナット30は、外周30aと、雌ねじ溝33が形成された内周30bとを備える。ねじ軸28は、雄ねじ溝34が形成された外周28aを備える。雌ねじ溝33および雄ねじ溝34の間に列をなす主ボール29が介在している。
ボールナット30は、アキシャル方向AX(ボールナット軸方向)に関して、ディスク2側の第1端部301と、第1端部301とは反対側の第2端部302とを備える。
図4(A)は、ボールナット30の拡大断面図であり、図4(B)は図4(A)のIVB−IVB線に沿って切断された概略断面図である。
ボールねじ装置22は、軌道路Kにおいてボール列Lの両側に配置された第1コイルスプリング51および第2コイルスプリング52を備える。
図4(B)に示すように、ボールナット30の内周30bには、第1ストッパとしての第1凹部(凹部)60が形成されている。第1凹部60は、ボールナット30の第2端部302の端面303に開放されている。第1凹部60は、例えば、アキシャル方向AXからの鍛造加工により形成されている。
図4(A)および図5に示すように、ボールねじ装置22は、軌道路K内に突出する第2ストッパとしての凸部70を備える。凸部70は、ボールナット30を貫通するストッパピン700の一部であって、雌ねじ溝33内に突出する部分により構成されている。
図6に示すように、第1ストッパボール81の直径D1は、第1コイスプリング51の第2端部512としての座巻き部の内径E1よりも大きくされている(D1>E1)。第1ストッパボール81は、第1コイルスプリング51の第2端部512(座巻部)の内径をガイドする内径ガイドとして機能する。
また、第2ストッパボール82の直径D2は、主ボール29の直径dと同じであってもよいし(D2=d)、主ボール29の直径dよりも小さくされていてもよい(D2<d)。
図4(A)を参照して、第2ストッパボール82の直径D2は、主ボール29の直径dと同等であってもよいし(D2=d)、主ボール29の直径よりも小さくされていてもよい(D2<d)。
第1面61は、図4(B)に示す軸直角断面において、湾曲状(例えば円弧状)をなしていてもよい。図示していないが、第1面61が、互いに交差する2平面で構成されていてもよい。図4(A)に示すように、第2面62は、アキシャル方向AXとは直交する面であっていてもよい。
一方、高い軸力が負荷される状態でねじ軸28が回転駆動されるときには、コイルスプリング51,52が収縮し、ボール列Lの主ボール29が、ボールナット30およびねじ軸28の双方に対して転動しつつ、ボールナット30がストロークする。これにより高効率のねじ伝動が達成される。
また、図4(A)に示すように、雌ねじ溝33内に突出する第2ストッパとしての凸部70が、軌道路K内に収容された第2ストッパボール82を介して第2コイルスプリング52の第2端部522を受ける。したがって、第2コイルスプリング52の第2端部522の姿勢を安定させて、第2コイルスプリング52の姿勢を安定させることができる。
。したがって、部品点数の削減を通じて製造コストを安価にすることができる。
また、第2ストッパボール82の直径D2を主ボール29の直径dよりも小さくした場合(D2>d)には、動力伝達時に、第2ストッパボール82が負荷を受けないので、第2コイルスプリング52の第2端部522の姿勢をより安定させることができる。
また、図示していないが、第1実施形態において、第1ストッパとしての第1凹部60と第1コイルスプリング51の第2端部522との間に、2個以上の第1ストッパボール81が介在してもよい。また、第2ストッパとしての凸部70と第2コイルスプリング52の第2端部522との間に、2個以上の第2ストッパボール82が介在してもよい。
(第2実施形態)
図8は第2実施形態のボールねじ装置22Aの断面図である。図8において、ねじ軸の図示が省略されている。図8の第2実施形態のボールねじ装置22Aが、図4(A)の第1実施形態のボールねじ装置22と異なるのは、第2ストッパボール82が廃止され、第2コイルスプリング52の第2端部522が、凸部70(第2ストッパ)に直接係合して受けられている点である。
図示していないが、第2実施形態において、第1ストッパとしての第1凹部60と第1コイルスプリング51の第2端部512との間に、2個以上の第1ストッパボール81が介在してもよい。
(第3実施形態)
図9(A)は、本発明の第3実施形態のボールねじ装置22Bに含まれるボールナット30の第2端部302の概略断面図である。図9(A)は、図4(A)のIVB−IVB線と同等の部分で切断されている。
図9(A),(B)の第3実施形態のボールねじ装置22Bが、図4(A)の第1実施形態のボールねじ装置22と異なるのは、第1ストッパとして、第1凹部60に代えて、第1凹部(凹部)60Bを設けた点である。第1凹部60Bは、第1コイルスプリング51の第2端部512を、第1ストッパボール81を介して受けている。第1凹部60Bは、図9(A)に示す軸直角断面において略円弧状をなしている。
図9(B)は、第1ストッパボール81に作用する力を説明するための模式図である。図9(B)に示すように、第1コイルスプリング51からのばね力S1(第1ストッパボール81の中心Cに向かう力)が付与される81には、第1面61Bから付与される反力C1(1ストッパボール81の中心Cに向かう力)と、第2面63Bから付与される反力C2(第1ストッパボール81の中心Cに向かう力)とが作用する。第2面63Bから付与される反力C2が存在すれば(当該反力C2が零よりも大きければ)、第1ストッパボール81は第2面63Bに押し付けられた状態である。
すなわち、第1ストッパボール81の外表面において、第1反対位置612と第2反対位置632との間の中間領域Mに、第1コイルスプリング51からのばね力S1が付与されるので、第1ストッパボール81を第2接点631に押し付けておくことができる。これにより、第1ストッパボール81のねじ軸28側へ移動を阻止できる。ゆえに、第1ストッパボール81を、ボールナット径方向RDにがたつくことなく保持できる。
(第4実施形態)
図10は、本発明の第4実施形態のボールねじ装置22Cに含まれるボールナット30の第2端部302の端面303の概略側面図である。
図10の第4実施形態のボールねじ装置22Cが、図9(A)の第3実施形態のボールねじ装置22Bと異なる点は、ピストン17(図3等参照)に対するボールナット30の軸方向移動を阻止する止め輪40(図3等参照)によって、第1ストッパボール81および/または第1コイルスプリング51の第1凹部60Bからの脱落防止を図った点である。
また、ピストン17に対するボールナット30の軸方向(アキシャル方向AX(図3等参照))移動を阻止するための止め輪40を、脱落防止用の環状体として兼用するので、脱落防止用の環状体を別途設ける必要がなく、これにより、部品点数の低減を図ることができると共にコストダウンを図ることができる。
また、第4実施形態においても、第1凹部60Bに関して第3実施形態と同じ効果を奏することができる。
また、第4実施形態では、凹部として、第3実施形態の第1凹部60Bを例に挙げ、第1凹部60Bからの、第1ストッパボール81および/または第1コイルスプリング51の脱落防止を図る構成について説明したが、脱落防止の対象となる凹部として、他の凹部(たとえば第1凹部60(図4(A)等参照)等)を用いることができる。
(第5実施形態)
図11は、本発明の第5実施形態のボールねじ装置22Dを、ディスク2(図1等参照)側の端部側から見た要部斜視図である。図11では、ねじ軸28(図1等参照)およびピストン17(図1等参照)を除いた構成を示している。図12は、本発明の第5実施形態のボールねじ装置22Dの要部断面図である。
図11および図12の第5実施形態のボールねじ装置22Dが、図4(A)の第1実施形態のボールねじ装置22と異なるのは、第2ストッパボール82を受ける第2ストッパとして、凸部70ではなく、第2凹部(凹部)71を設けた点である。第2凹部71は、第2コイルスプリング52の第2端部522を、第2ストッパボール82を介して受けている。第2凹部71によって受けられる第2ストッパボール82の直径D2は、主ボール29の直径よりも大きくされている(D2>d)。
(第6実施形態)
図13は、本発明の第6実施形態のボールねじ装置22Eの要部断面図である。
図13の第6実施形態のボールねじ装置22Eが、図11および図12の第5実施形態のボールねじ装置22Dと異なるのは、第2ストッパとして、第2凹部71に代えて、第2凹部(凹部)71Aを設けた点である。第2凹部71Aは、第2コイルスプリング52(図11等参照)の第2端部522(図11等参照)、第2ストッパボール82を介して受けている。第2凹部71によって受けられる第2ストッパボール82の直径D2は、主ボール29の直径よりも大きくされている場合を例に挙げて以下説明する(D2>d)。但し、第2ストッパボール82の直径D2は、主ボール29の直径dと同じであってもよいし(D2=d)、主ボール29の直径dよりも小さくされていてもよい(D2<d)。
図1に示すように、ピストン17は、一端171(ディスク2側の端部)が閉塞した有底円筒状をなしている。図13に示すように、ピストン17の一端171には、外周部に、ディスク2(図1参照)側と反対側に突出する突起172が設けられている。突起172は、第2凹部71Aの凹段部75(厳密には、次に述べる規制面73A)に対向する対向面173を有している。対向面173は、環状をなしていてもよいし、凹段部75に対向する領域にのみ配置されていてもよい。
本発明は、第1〜第6実施形態に限定されるものではない。
図示していないが、図11および図12の第5実施形態の変更形態である第7実施形態では、第2ストッパボール82を受けるストッパとして、第1ストッパボール81を受ける凹部と同じ構成の凹部を用い、その凹部によって受けられる第2ストッパボール82の直径を主ボール29の直径よりも大きくしてもよい。その場合、第1コイルスプリング51および第1ストッパボール81の何れか一方が廃止されてもよい。
図示していないが、図4の第1実施形態の変更形態である第9実施形態および図8の第2実施形態の変更形態である第10実施形態では、ストッパボール81を受ける第1ストッパとして、第1凹部60ではなく、凸部70(第2ストッパ)と同じ構成の凸部が用いられる。
第11実施形態では、第1面61Bと第2面63Bとの交差角度が鈍角であり、そのため、第1接点611と第2接点631との間の法線方向NDの距離DTが、第1ストッパボール81の半径Rよりも小さく設定(DT<R)されている。この場合であっても、第1ストッパボール81の外表面において、第1反対位置612と第2反対位置632との間の中間領域Mに、中心Cに向かう第1コイルスプリング51(図9A等参照)からのばね力S1が付与されていれば、第1ストッパボール81が第2面63Bに押し付けられる状態になる。
その他、本発明は特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
Claims (12)
- 内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、ストッパと、を含むボールナットと、
外周と、前記外周に形成された雄ねじ溝と、を含み、前記ボールナットに挿通されたねじ軸と、
前記雌ねじ溝および前記雄ねじ溝間に形成される軌道路に収容された複数の主ボールを含むボール列と、
前記ボール列の少なくとも一方の端部と係合する第1端部と、前記ストッパによって受けられる第2端部と、を含み、前記軌道路に収容されたコイルスプリングと、
前記ストッパと前記コイルスプリングの前記第2端部との間に介在し、前記主ボールの直径よりも大きい直径を有する少なくとも1つのストッパボールと、を備える、ボールねじ装置。 - 請求項1において、前記ストッパとして、第1ストッパと、第2ストッパと、を含み、
前記コイルスプリングとして、前記ボール列の第1端部に係合する第1端部と前記第1ストッパによって直接または間接的に受けられる第2端部とを有する第1コイルスプリングと、前記ボール列の第2端部に係合する第1端部と前記第2ストッパによって直接または間接的に受けられる第2端部とを有し前記軌道路に収容された第2コイルスプリングと、を含み、
前記ストッパボールは、前記第1ストッパおよび前記第2ストッパの少なくとも一方と対応するコイルスプリングの第2端部との間に介在する、ボールねじ装置。 - 請求項2において、前記第1ストッパは、前記ボールナットの内周に設けられた凹部を含み、
前記ストッパボールは、前記凹部に保持されて前記凹部と前記第1コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第1ストッパボールを含む、ボールねじ装置。 - 請求項3において、前記第1ストッパボールの直径が、前記第1コイルスプリングの前記第2端部としての座巻部の内径よりも大きくされており、
前記第1ストッパボールは、前記第1コイルスプリングの前記座巻部の内径をガイドする内径ガイドとして機能する、ボールねじ装置。 - 請求項3または4において、前記凹部は、前記第1ストッパボールを介して前記第1コイルスプリングの前記第2端部を受ける座面としての第1面と、当該第1面とは交差し、前記凹部の底面を区画する第2面とを有し、
前記第1ストッパボールの外表面において、前記第1面と接触する第1接点と当該第1ストッパボールを挟んだ反対側の第1反対位置と、前記第2面と接触する第2接点と当該第1ストッパボールを挟んだ反対側の第2反対位置との間の中間領域に、前記第1コイルスプリングからの弾性押圧力が付与されるようになっている、ボールねじ装置。 - 請求項5において、
前記第1接点と前記第2接点との間の、当該第2接点における法線方向の距離が、前記第1ストッパボールの半径よりも広く設定されている、ボールねじ装置。 - 請求項3〜6のいずれか一項において、前記凹部は、前記ボールナットの端面に開放されており、
前記ボールねじ装置は、前記ボールナットの外周に沿って配置され、前記ボールナットの前記端面に係合する環状体を含み、
前記ねじ軸の外周と前記環状体の内周との間の間隔が、前記第1ストッパボールの直径よりも狭く設定されている、ボールねじ装置。 - 請求項7において、前記ボールナットの前記外周が嵌合した内周を有するハウジングをさらに含み、
前記環状体は、前記ハウジングの前記内周に装着され、前記ボールナットの前記端面に係合して、当該ハウジングに対する前記ボールナットの軸方向移動を阻止する止め輪を含む、ボールねじ装置。 - 請求項2〜8のいずれか一項において、前記第2ストッパは、前記雌ねじ溝内に突出する凸部を含み、
前記ストッパボールは、前記軌道路に収容されて前記凸部と前記第2コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第2ストッパボールを含む、ボールねじ装置。 - 請求項9において、前記第2ストッパボールの直径が、前記第2コイルスプリングの前記第2端部としての座巻部の内径よりも大きくされており、
前記第2ストッパボールは、前記第2コイルスプリングの前記座巻部の内径をガイドする内径ガイドとして機能する、ボールねじ装置。 - 請求項2〜8のいずれか一項において、前記第2ストッパは、前記ボールナットの内周に設けられた凹部を含み、
前記ストッパボールは、前記軌道路に収容されて前記凹部と前記第2コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第2ストッパボールを含み、
前記凹部は、前記ねじ軸の前記雄ねじ溝との間で前記第2ストッパボールを挟むことにより、当該第2ストッパボールの前記ボールナットに対する移動を規制する、ボールねじ装置。 - 請求項2〜8のいずれか一項において、前記ボールナットの外周が嵌合した内周を有するハウジングをさらに含み、
前記第2ストッパは、前記ボールナットの内周に設けられた凹部を含み、前記凹部は、前記ボールナットの端面に連続する凹段部を含み、
前記ストッパボールは、前記軌道路に収容されて前記凹部と前記第2コイルスプリングの前記第2端部との間に介在する第2ストッパボールを含み、
前記ハウジングは、前記凹段部と対向する対向面をさらに有し、
前記凹段部は、前記対向面との間で前記第2ストッパボールを挟むことにより、当該第2ストッパボールの前記ボールナットに対する移動を規制する、ボールねじ装置。
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