JP2016037982A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な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。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が介在する。ボールナット３０に設けられた貫通孔５０に少なくとも一部が収容されたコイルスプリング７０が、ボール列Ｌの端部Ｌａのボール２９ａと、ハウジングの内周１７ｂに設けられたストッパ領域６０との間に介在する。【選択図】図３

Description

本発明はボールねじ装置に関する。

ねじ軸の外周の雄ねじ溝とボールナットの内周の雌ねじ溝との間にボール列を介在させるボールねじ装置において、ボール列端のボールと、ボールナットに固定されたストッパピンとの間に、コイルスプリングを介在させることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
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。

一方、高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、コイルスプリングが収縮するので、ボールが、ボールナットおよびねじ軸の双方に対して転動しつつ、ボールねじがストロークする。これにより高効率のねじ伝動が達成される。

特表２０１０−５０５０７２号公報

特許文献１では、コイルスプリングの端部の位置を規制するために、ボールナットの固定孔に固定されたストッパピンを用いるため、部品点数が多い。また、ストッパピンをボールナットの固定孔に圧入する工程が必要であり、組立コストが高くなる。このため、製造コストが高くなる。
本発明の目的は、安価な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、外周（３０ａ）と、内周（３０ｂ）と、前記内周に形成された雌ねじ溝（３３）と、前記外周に開口する第１端部（５１）と前記雌ねじ溝内に開口する第２端部（５２）とを有する貫通孔（５０；５０Ｐ）と、を含むボールナット（３０；３０Ｐ）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、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される軌道路（Ｋ）に収容された複数のボール（２９）を含むボール列（Ｌ）と、前記ボールナットの外周に嵌合された内周（１７ｂ）を含み、その内周は、前記貫通孔の前記第１端部に対向するストッパ領域（６０）を含む筒状のハウジング（１７）と、少なくとも一部が前記貫通孔に収容されたばね部材（７０）と、を備え、前記ばね部材は、前記ボール列の端部（Ｌａ）のボール（２９ａ）に係合する第１端部（７１）と、前記ハウジングの前記内周の前記ストッパ領域によって直接受けられた第２端部（７２）と、を含むボールねじ装置（２２；２２Ｐ；２２Ｑ）を提供する。

請求項２の発明は、外周と、内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、前記外周に開口する第１端部と前記雌ねじ溝内に開口する第２端部とを有する貫通孔と、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、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される軌道路に介在する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に嵌合された内周を含み、その内周は、前記貫通孔の前記第１端部に対向するストッパ領域を含む筒状のハウジングと、少なくとも一部が前記貫通孔に収容されたばね部材と、前記貫通孔に遊嵌されたストッパボール（９０）と、を備え、前記ばね部材は、前記ボール列の端部のボールに係合する第１端部と、前記ハウジングの前記内周の前記ストッパ領域によって、前記ストッパボールを介して間接的に受けられた第２端部と、を含むボールねじ装置（２２Ｑ）を提供する。

請求項３のように、前記ばね部材はコイルスプリング（７０）であってもよい。
請求項４のように、前記ボール列の少なくとも前記端部のボールが、前記貫通孔に進入可能であってもよい。
請求項５のように、前記貫通孔は、雌ねじ溝の接線方向（Ｔ）であって、雌ねじ溝のリード角の方向（Ｑ）に延びていてもよい。

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。

請求項１の発明によれば、ボールナットを貫通する貫通孔に少なくも一部が収容されるばね部材が、ボール列の端部に係合する第１端部を含む。ばね部材の第２端部が、ボールナットの外周に嵌合されたハウジングの内周のストッパ領域によって、直接受けられる。したがって、従来用いられていたストッパピンを廃止することができ、部品点数および組立工数の削減を通じて、製造コストを安くすることができる。

請求項２の発明によれば、ボールナットを貫通する貫通孔に少なくも一部が収容されるばね部材としてのコイルスプリングが、ボール列の端部に係合する第１端部を含む。コイルスプリングの第２端部が、ハウジングの内周のストッパ領域によって、貫通孔内のストッパボールを介して間接的に受けられる。組立時において、ストッパボールを貫通孔内に遊嵌する工程は、従来のストッパピンを固定孔に圧入する工程と比較して、作業が簡単であるため、組立コストを安くすることができる。したがって、製造コストを安くすることができる。

請求項３の発明によれば、ばね部材としてのコイルスプリングの第２端部の姿勢を安定させて、コイルスプリングの姿勢を安定させることができる。これにより、コイルスプリングと貫通孔との間の摩耗の発生を抑制することができる。
請求項４の発明によれば、ボールの移動量が増大するので、ボールナットとねじ軸との軸方向相対ストローク量を大きくすることができる。

請求項５の発明によれば、ボール列の少なくとも端部のボールが、ボールナットの雌ね溝と貫通孔との間をスムーズに移動することができる。

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る。図４の状態から、ばね部材としてのコイルスプリングが収縮して、ボールがボールナットの貫通孔に進入した状態を示している。 ボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図３のＶＩ−ＶＩ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。 本発明の第３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の外周３０ａは、ピストン１７の内周１７ｂの回転規制部３５と係合する回転規制部３６と、ピストン１７の内周１７ｂの円筒面部３７と嵌合した円筒面部３８とを備える。両回転規制部３５，３６どうしの係合により、ピストン１７とボールナット３０との相対回転が規制されている。
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３９に当接している。また、ピストン１７の内周１７ｂに設けられた環状溝に嵌合した止め輪４０が、ボールナット３０の第２端部３０２の端面に係合している。これにより、ピストン１７とボールナット３０とが、アキシャル方向ＳＴ（ボールナット軸方向Ｘ）に一体移動可能に連結されている。

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、ボールナット３０の雌ねじ溝３３内に保持された複数のボール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。

ボールナット３０は、前述した外周３０ａおよび内周３０ｂと、外周３０ａに開口する第１端部５１と雌ねじ溝３３内に開口する第２端部５２とを有する貫通孔５０とを備える。
ボールナット３０を収容するハウジングとしてのピストン１７は、前述したように、外周１７ａと、ボールナット３０の外周３０ａに嵌合する内周１７ｂとを備える。

図３および図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である図４に示すように、ピストン１７の内周１７ｂは、貫通孔５０の第１端部５１に対向するストッパ領域６０を含む。
ボールねじ装置２２は、少なくとも一部がボールナット３０の貫通孔５０に収容されたばね部材としてのコイルスプリング７０を備える。コイルスプリング７０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７１と、ピストン１７（ハウジング）の内周１７ｂのストッパ領域６０によって直接受けられる第２端部とを含む。

図４に示すように、貫通孔５０は、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びている。このため、ボール列Ｌの少なくとも第１端部Ｌａのボール２９ａが、図５に示すように、貫通孔５０に進入可能である。
図３および図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である図６に示すように、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２端部Ｌｂのボール２９ｂと係合することにより、ボール２９ｂの変位を規制するストッパとしての凸部８０を備える。

図６に示すように、凸部８０は、ボールナット３０を貫通する固定孔８１に圧入されたストッパピン８００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８１は、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びている。
本実施形態によれば、ボールナット３０を貫通する貫通孔５０に少なくも一部が収容されるばね部材（コイルスプリング７０）が、ボール列Ｌの第１端部Ｌａに係合する第１端部７１を含む。ばね部材（コイルスプリング７０）の第２端部７２が、ボールナット３０の外周３０ａに嵌合されたハウジング（ピストン１７）の内周１７ｂのストッパ領域６０によって、直接受けられる。したがって、従来用いられていたストッパピンを廃止することができ、部品点数および組立工数の削減を通じて、製造コストを安くすることができる。

また、図５に示すように、ボール列Ｌの少なくとも第１端部Ｌａのボール２９ａが、貫通孔５０に進入可能である。したがって、ボール２９の移動量が増大するので、ボールナット３０とねじ軸２８との軸方向相対ストローク量を大きくすることができる。
また、貫通孔５０が雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びているので、ボール列Ｌの少なくとも第１端部Ｌａのボール２９ｂが、ボールナット３０の雌ね溝３３と貫通孔５０との間をスムーズに移動することができる。
（第２実施形態）
図７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を示している。図７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と異なるのは、ボールナット３０Ｐの貫通孔５０Ｐが、雌ねじ溝３３のリード角の方向（リード角方向Ｑ）に延びていることである。

図７の第２実施形態の構成要素において、図３の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図３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、貫通孔５０Ｐが、雌ねじ溝３３の接線方向Ｔに延びている（この点に関しては、図４、図５の第１実施形態と同じ）のみならず、雌ねじ溝３３のリード角の方向（リード角方向Ｑ）に延びている。したがって、ボール列Ｌの少なくとも第１端部Ｌａのボール２９ｂが、ボールナット３０Ｐの雌ねじ溝３３と貫通孔５０Ｐとの間を一層スムーズに移動することができる。
（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の要部の概略断面図である。図８の第３実施形態のボールねじ装置２２Ｑが、図４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、ボールねじ装置２２Ｑが、貫通孔５０に遊嵌された介在部材としての少なくとも１つのストッパボール９０を備える。ストッパボール９０は、ばね部材としてのコイルスプリング７０の第２端部７２とピストン１７（ハウジング）の内周１７ｂのストッパ領域６０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７０の第２端部７２は、ピストン１７（ハウジング）の内周１７ｂのストッパ領域６０によって、ストッパボール９０を介し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４の第１実施形態の構成要素と同じ構成要素には、図４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３実施形態によれば、コイルスプリング７０の第２端部７２が、ピストン１７（ハウジング）の内周１７ｂのストッパ領域６０によって、貫通孔５０内のストッパボール９０を介して間接的に受けられる。

組立時において、ストッパボール９０を貫通孔５０内に遊嵌する工程は、従来のストッパピンを固定孔に圧入する工程と比較して、作業が簡単であるため、組立コストを安くすることができる。したがって、製造コストを安くすることができる。
また、ストッパボール９０が、ばね部材としてのコイルスプリング７０の第２端部７２を受けるので、コイルスプリング７０の第２端部７２の姿勢を安定させて、コイルスプリング７０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７０と貫通孔５０との間の摩耗の発生を抑制することができる。

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、各前記実施形態において、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。
また、各前記実施形態において、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂのボール２９ｂの変位を規制する機構として、図６のストッパピン８００に代えて、ボール列Ｌの第１端部Ｌａのボール２９ａ変位を規制する機構（図４、図７ないし図８に示されるようなコイルスプリング７０と、ハウジングとしてのピストン１７の内周１７ｂのストッパ領域６０とを含む機構）と同じ機構を用いてもよい。

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…ボールねじ装置、２８…ねじ軸、２８ａ…外周、２９，２９ａ，２９ｂ…ボール、３０；３０Ｐ…ボールナット、３０ａ…外周、３０ｂ…内周、３３…雌ねじ溝、３４…雄ねじ溝、３５，３６…回転規制部、３７，３８…円筒面部、３９…位置決め段部、４０…止め輪、５０；５０Ｐ…貫通孔、５１…第１端部、５２…第２端部、６０…ストッパ領域、７０…コイルスプリング（ばね部材）、７１…第１端部、７２…第２端部、９０…ストッパボール、Ｋ…軌道路、Ｌ…ボール列、Ｌａ…第１端部、Ｌｂ…第２端部、Ｑ：リード角の方向、ＳＴ…アキシャル方向、Ｔ…接線方向、Ｘ…ボールナット軸方向

Claims (5)

1. 外周と、内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、前記外周に開口する第１端部と前記雌ねじ溝内に開口する第２端部とを有する貫通孔と、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、
   前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される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に嵌合された内周を含み、その内周は、前記貫通孔の前記第１端部に対向するストッパ領域を含む筒状のハウジングと、
   少なくとも一部が前記貫通孔に収容されたばね部材と、を備え、
   前記ばね部材は、前記ボール列の端部のボールに係合する第１端部と、前記ハウジングの前記内周の前記ストッパ領域によって直接受けられた第２端部と、を含むボールねじ装置。
2. 外周と、内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、前記外周に開口する第１端部と前記雌ねじ溝内に開口する第２端部とを有する貫通孔と、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、
   前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される軌道路に介在する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に嵌合された内周を含み、その内周は、前記貫通孔の前記第１端部に対向するストッパ領域を含む筒状のハウジングと、
   少なくとも一部が前記貫通孔に収容されたばね部材と、
   前記貫通孔に遊嵌されたストッパボールと、を備え、
   前記ばね部材は、前記ボール列の端部のボールに係合する第１端部と、前記ハウジングの前記内周の前記ストッパ領域によって、前記ストッパボールを介して間接的に受けられた第２端部と、を含むボールねじ装置。
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。
4. 請求項１〜３の何れか一項において、前記ボール列の少なくとも前記端部のボールが、前記貫通孔に進入可能であるボールねじ装置。
5. 請求項４において、前記貫通孔は、雌ねじ溝の接線方向であって、雌ねじ溝のリード角の方向に延びているボールねじ装置。

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