JP2016037980A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールナットの圧入固定がボールの転動に悪影響を及ぼすことを抑制することができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置２２が、雌ねじ溝３３を含むボールナット３０と、雄ねじ溝３４を含むねじ軸２８と、ボールナット３０の外周３０ａに嵌合した内周１７ｂを有するハウジング（ピストン１７）とを備える。ボールナット３０の外周３０ａは、ハウジング（ピストン１７）の内周１７ｂの被圧入部３６に圧入された圧入部３７を含む。雌ねじ溝３３及び雄ねじ溝３４間に形成される軌道路Ｋに、ボール列Ｌが収容される。軌道路Ｋは、ボール２９の軌道に使用される使用領域ＫＳと、ボール２９の軌道に使用されない非使用領域ＫＨとを含む。圧入部３７は、非使用領域ＫＨの径方向外方に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明はボールねじ装置に関する。

ボールねじとボールナットとの間にボール列を介在させるボールねじ装置として、ボールナットを取付部材の小径部に圧入して固定する、電動パワーステアリング装置用のボールねじ装置が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０１３−１４８１３４号公報

特許文献１では、圧入によりボールナットの軌道に歪みを生じ、ボールがスムーズに転動できなくなるおそれがある。
本発明の目的は、ボールナットの圧入固定がボールの転動に悪影響を及ぼすことを抑制す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１の発明は、圧入部（３７）を有する外周（３０ａ）と、内周（３０ｂ）と、前記内周に形成された雌ねじ溝（３３）と、を含むボールナット（３０；３０Ｐ；３０Ｑ；３０Ｒ）と、外周（２８ａ）と、前記外周に形成された雄ねじ溝（３４）と、を含み、前記ボールナットに挿通されたねじ軸（２８）と、前記雌ねじ溝および前記雄ねじ溝の間に形成される軌道路（Ｋ）に収容された複数のボール（２９，２９ａ，２９ｂ）を含むボール列（Ｌ）と、前記ボールナットの外周が嵌合した内周（１７ｂ）を含み、その内周は前記圧入部が圧入された被圧入部（３６）を有するハウジング（１７）と、を備え、前記軌道路は、前記ボールの軌道に使用される使用領域（ＫＳ）と、前記ボールの軌道に使用されない非使用領域（ＫＨ）と、を含み、前記圧入部は、非使用領域の径方向外方に配置されているボールねじ装置（２２；２２Ｐ；２２Ｑ；２２Ｒ）を提供する。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記ボール列の端部に係合する第１端部（５１）と、前記ボールナットまたは前記ハウジングに設けられたストッパ（６０；６０Ｐ；８０）に直接またはストッパボール（７０；７０Ｑ）を介して間接的に係合する第２端部（５２）とを含み、少なくとも一部が前記軌道路の非使用領域に収容された、ばね部材（５０）を備えていてもよい。

請求項３のように、前記ばね部材は、コイルスプリング（５０）であってもよい。

請求項１の発明によれば、ハウジングの内周の被圧入部に圧入される、ボールナットの圧入部が、軌道路の非使用領域（ボールの軌道に使用されない領域）の径方向外方に配置されている。したがって、ハウジングへのボールナットの圧入固定が、ボールの転動に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。
請求項２の発明によれば、ボール列の端部とストッパとの間に介在するばね部材の少なくとも一部を、軌道路の非使用領域に収容することにより、非使用領域を有効利用することができる。

請求項３の発明によれば、コイルスプリングの端部の姿勢を安定させることにより、コイルスプリング全体の姿勢を安定させることができる。その結果、コイルスプリングとねじ軸との間の摩耗の発生を抑制することができる。

本発明の第１実施形態のボールねじ装置が適用されたブレーキ装置の概略断面図であり、非制動時を示している。 図１の一部を拡大したブレーキ装置の要部の拡大断面図である。 ボールねじ装置の概略断面図である。 ボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された断面図に相当する。 ボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図３のＶ−Ｖ線に沿って切断された断面図に相当する。 本発明の第２実施形態のボールねじ装置の概略断面図である。 図６のボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図６のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された断面図に相当する。 本発明の第３実施形態のボールねじ装置の概略軸直角断面図である。 本発明の第４実施形態のボールねじ装置の要部の概略断面図である。

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。
（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。

ブレーキ装置１は、例えばナックル（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とを備えている。
また、ブレーキ装置１は、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、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を備えている。

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、第２ボディ９の一端が固定された本体部１１と、本体部１１と直交状に連結された腕部１２とを備えている。第２バックアッププレート５は、腕部１２に固定されている。
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。

シリンダ１３は、アキシャル方向に対向する第１端部１５１および第２端部１５２を有し、第１端部１５１が開放された筒状部１５と、筒状部１５の第２端部１５２に連結された端面板１６とを含む。シリンダ１３には、アキシャル方向ＳＴに移動可能なピストン１７（ブレーキピストンに相当）が収容されている。
ピストン１７は、後述するボールねじ装置２２のボールナット３０を収容するハウジングを構成している。ピストン１７の一端１７１は、閉塞されて端壁を構成している。ピストン１７の一端１７１（端壁）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に相当）との両者の間には、両者間を封止する封止部材１８が介在している。封止部材１８は、シリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂ）に設けられた収容溝に収容されたＯリングであってもよい。
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ＳＴ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。

図示しない油圧経路から、シリンダ１３内に、ピストン１７をディスク２側へ付勢する油圧が供給されてもよい。その場合、シリンダ１３とピストン１７とで油圧アクチュエータが構成される。
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ＳＴ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。

電度モータ２０は、第２ボディ９の延設板１４に固定されたモータハウジング２３と、出力軸２４とを備える。
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。

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。

具体的には、ねじ軸２８は、シリンダ１３の端面板１６に設けられた支持孔３１の内周に保持された転がり軸受３２によって、回転可能に且つ軸方向（アキシャル方向ＳＴ）に移動不能に支持されている。ねじ軸２８の一端２８１には、被動ギヤ２７が、一体回転可能に連結されている。
図２は、図１の一部を拡大した断面図である。図２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の間に列をなすボール２９が介在している。

ボールナット３０は、ボールナット軸方向Ｘ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。ボールナット３０の第１端部３０１が、ピストン１７の内周１７ｂの位置決め段部３５に当接して位置決めされている。
また、ボールナット３０の外周３０ａは、円筒面に形成されている。ボールナット３０の外周３０ａは、ピストン１７の内周１７ｂの被圧入部３６に圧入嵌合された圧入部３７を備える。圧入部３７と被圧入部３６の圧入嵌合により、ピストン１７とボールナット３０との相対回転とアキシャル方向ＳＴ（ボールナット軸方向Ｘ）の相対移動とが規制されている。

電動モータ２０の出力軸２４の回転が、減速装置２１を介して伝達されて、ねじ軸２８が回転すると、ボールナット３０が、ボールナット軸方向Ｘ（アキシャル方向ＳＴ）に移動する。このとき、キー１９による案内によって、ピストン１７が、ボールナット３０とともにアキシャル方向ＳＴに一体に移動する。
図３は、ボールねじ装置２２の概略断面図である。図３に示すように、ボールねじ装置２２の複数のボール２９は、雌ねじ溝３３および雄ねじ溝３４間に形成される軌道路Ｋに沿って並ぶボール列Ｌを構成している。ボール列Ｌは、第１端部Ｌａと第２端部Ｌｂとを備える。

軌道路Ｋは、ボール２９の軌道に使用される使用領域ＫＳと、ボール２９の軌道に使用されない非使用領域ＫＨとを含む。ボールナット３０の圧入部３７は、非使用領域ＫＨの径方向外方に配置されている。具体的には、圧入部３７は、ボールナット３０の第１端部３０１（ディスク側の端部）の端面３０１ａからボールナット軸方向Ｘに所定長さの範囲で設けられている。

ボールナット３０の外周３０ａにおいて、圧入部３７を除く部分は、例えばルーズフィットで、ピストン１７の内周１７ｂに嵌合されている。
ボールねじ装置２２は、軌道路Ｋ内に突出してボール列Ｌの第１端部Ｌａのボール２９ａと係合することにより、ボール２９ａの変位を規制するストッパとしての凸部４０を備える。

図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された断面図である。図４に示すように、凸部４０は、ボールナット３０を貫通する固定孔４１に圧入されたストッパピン４００の部分であって、雌ねじ溝３３内に突出する部分により構成されている。固定孔４１は、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びている。
図３に示すように、ボールねじ装置２２は、少なくとも一部が軌道路Ｋの非使用領域ＫＨに収容されたばね部材としてのコイルスプリング５０を備える。コイルスプリング５０は、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂのボール２９ｂに係合する第１端部５１と、ボールナット３０の内周３０ｂに設けられたストッパとしての凹部６０によって直接受けられる第２端部５２とを含む。

図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿って切断された断面図である。図５に示すように、凹部６０は、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びている。凹部６０は、コイルスプリング５０の第２端部５２を受ける座面としての第１面６１と、第１面６１と交差する第２面６２とを含む。第１面６１および第２面６２は、ボールナット軸方向Ｘ（図５において紙面とは直交する方向）に延びていてもよい。凹部６０は、ボールナット素材の端面側からの鍛造加工により形成されていてもよい。

低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５０は収縮しないので、ボール列Ｌのボール２９とボールナット３０とは相対移動しない。したがって、ボール列Ｌのボール２９とボールナット３０の雌ねじ溝３３との間に滑りを生じながら、ボールナット３０がストロークする。
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５０が収縮するので、ボール列Ｌのボール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。

本実施形態によれば、ハウジング（ピストン１７）の内周１７ｂの被圧入部３６に圧入される、ボールナット３０の圧入部３７が、軌道路Ｋの非使用領域ＫＨ（ボール２９の軌道に使用されない領域）の径方向外方に配置されている。したがって、ハウジング（ピスト１７）へのボールナット３０の圧入固定が、ボール２９の転動に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。

また、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂとストッパ（凹部６０）との間に介在するばね部材（コイルスプリング５０）の少なくとも一部を、軌道路Ｋの非使用領域ＫＨに収容することにより、非使用領域ＫＨを有効利用することができる。
（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態のボールねじ装置２２Ｐの要部の概略断面図である。図６の第２実施形態のボールねじ装置２２Ｐが、図３の第１実施形態のボールねじ装置２２と主に異なるのは下記である。

すなわち、図６に示すように、ボールねじ装置２２Ｐは、ボールナット３０の内周３０ｂの凹部６０Ｐに保持された介在部材としてのストッパボール７０を備える。ストッパボール７０は、ばね部材としてのコイルスプリング５０の第２端部５２と、ボールナット３０Ｐの内周３０ｂの凹部６０Ｐとの間に介在している。
ばね部材としてのコイルスプリング５０の第２端部５２は、ボールナット３０Ｐの凹部６０Ｐによって、ストッパボール７０を介して間接的に受けられている。

図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断された軸直角断面図である。図７に示すように、凹部６０Ｐは、ボールナット軸方向Ｘ（図７において、紙面とは直交する方向）に延びる円筒面の一部であってもよい。
図６および図７の第２実施形態の構成要素において、図３および図５の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図３および図５の第１実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同じ効果を奏することができる。さらに、ストッパボール７０が、ばね部材としてのコイルスプリング５０の第２端部５２を受けるので、コイルスプリング５０の第２端部５２の姿勢を安定させて、コイルスプリング５０全体の姿勢を安定させることができる。これにより、コイルスプリング５０とねじ軸２８との間の摩耗発生を抑制することができる。
（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態のボールねじ装置２２Ｑの概略軸直角断面図である。図８の第３実施形態のボールねじ装置２２Ｑが、図７の第２実施形態のボールねじ装置２２Ｐと主に異なるのは、下記である。

すなわち、図８に示すように、ボールナット３０Ｑに、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びる貫通孔６５が形成されている。貫通孔６５の一端が、ピストン１７の内周１７ｂに設けられたストッパとしてのストッパ領域８０に対向している。貫通孔６５内にストッパボール７０Ｑが遊嵌されている。コイルスプリング５０の第２端部５２は、ストッパボール７０Ｑを介して、ピストン１７の内周１７ｂのストッパ領域８０によって間接的に受けられている。

図８の第３実施形態の構成要素において、図７の第２実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図７の第２実施形態の構成要素の参照符号と同じ参照符号を付してある。第３実施形態によれば、第２実施形態と同じ効果を奏することができる。
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態のボールねじ装置２２Ｒの概略断面図である。図９の第４実施形態のボールねじ装置２２Ｒが、図１の第１実施形態のボールねじ装置２２と主に異なるのは、下記である。

すなわち、図９に示すように、図１の第１実施形態で採用していた、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂのボール２９ｂを受けるコイルスプリング５０と、コイルスプリング５０の第２端部５２を受けるボールナット３０の凹部６０とが廃止されている。これにより、軌道路Ｋの非使用領域ＫＨは、ボール２９やコイルスプリング等が収容されない空の領域となる。

また、図９に示すように、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂのボール２９ｂは、図１の第１実施形態の凸部４０の同じ構成の凸部４０Ｒによって、変位を規制されている。
また、図９に示すように、図１の第１実施形態で採用されていた凸部４０が廃止されている。ボール列Ｌの第１端部Ｌａのボール２９ａとボールナット３０Ｒの内周３０ｂの凹部６０Ｒとの間の軌道路Ｋに、ばね部材としてのコイルスプリング５０Ｒが収容されている。コイルスプリング５０Ｒは、ボール列Ｌの第１端部Ｌａのボール２９ａに係合する第１端部５１Ｒと、ボールナット３０Ｒの内周３０ｂの凹部６０Ｒによって直接受けられる第２端部５２Ｒとを含む。

低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５０Ｒは収縮しないので、ボール列Ｌのボール２９とボールナット３０Ｒとは相対移動しない。したがって、ボール列Ｌのボール２９とボールナット３０Ｒの雌ねじ溝３３との間に滑りを生じながら、ボールナット３０Ｒがストロークする。
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５０Ｒが収縮するので、ボール列Ｌのボール２９が、ボールナット３０Ｒ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３０Ｒ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。

第４実施形態においても、第１実施形態と同じ効果を奏することができる。図示していないが、コイルスプリング５０Ｒの第２端部５２Ｒが、ストッパボールを介して、凹部６０Ｒによって間接的に受けられてもよい。
本発明は各前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、コイルスプリングに代えて、棒状弾性部材からなるばね部材を用いてもよい。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。

１…ブレーキ装置、２…ディスク、３…キャリパ、４…第１バックアッププレート、５…第２バックアッププレート、６…第１パッド、７…第２パッド、８…第１ボディ、９…第２ボディ、１３…シリンダ、１７…ピストン（ハウジング）、１７ｂ…内周、２０…電動モータ、２１…減速装置、２２；２２Ｐ；２２Ｑ；２２Ｒ…ボールねじ装置、２８…ねじ軸、２８ａ…外周、２９，２９ａ，２９ｂ…ボール、３０；３０Ｐ；３０Ｑ；３０Ｒ…ボールナット、３０ａ…外周、３０ｂ…内周、３０１…第１端部、３０２…第２端部、３３…雌ねじ溝、３４…雄ねじ溝、３５…位置決め段部、３６…被圧入部、３７…圧入部、４１…固定孔、４００…ストッパピン、５０…コイルスプリング（ばね部材）、５１…第１端部、５２…第２端部、６０；６０Ｐ…凹部（ストッパ）、６５…貫通孔、７０…ストッパボール、８０…ストッパ領域（ストッパ）、Ｋ…軌道路、ＫＳ…使用領域、ＫＨ…非使用領域、Ｌ…ボール列、Ｌａ…第１端部、Ｌｂ…第２端部、ＳＴ…アキシャル方向、Ｘ…ボールナット軸方向

Claims (3)

1. 圧入部を有する外周と、内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、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の間に形成された軌道路に収容された複数のボールを含むボール列と、
   前記ボールナットの外周が嵌合した内周を含み、その内周は前記圧入部が圧入された被圧入部を有するハウジングと、を備え、
   前記軌道路は、前記ボールの軌道に使用される使用領域と、前記ボールの軌道に使用されない非使用領域と、を含み、
   前記圧入部は、非使用領域の径方向外方に配置されているボールねじ装置。
2. 請求項１において、前記ボール列の端部に係合する第１端部と、前記ボールナットまたは前記ハウジングに設けられたストッパに直接またはストッパボールを介して間接的に係合する第２端部とを含み、少なくとも一部が前記軌道路の非使用領域に収容された、ばね部材を備えるボールねじ装置。
3. 請求項２において、前記ばね部材は、コイルスプリングであるボールねじ装置。

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