JP2021116825A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

【課題】被押圧部材を押す部材を小型化できるボールねじを提供すること。【解決手段】ボールねじ１０は、ナット３０と、ねじ軸４０と、複数の転動体５１と、を備える。ナット３０は、内周面に第１ねじ溝３１１を備える筒状のナット本体３１、及びナット本体３１の軸方向の一端を塞ぐ押圧部３３を備える。ねじ軸４０は、外周面に第２ねじ溝４１１を備え且つナット本体３１の内側に配置されるねじ軸本体４１を備える。複数の転動体５１は、第１ねじ溝３１１及び第２ねじ溝４１１の間の螺旋状の空間である転動路５５に配置される。ねじ軸本体４１は、転動体５１を転動路５５の一端から他端へ導く循環溝４１５を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールねじに関する。

ナット、ナットを貫通するねじ軸、及びナットとねじ軸との間に配置される複数のボールを備えるボールねじが知られている。特許文献１には、ブレーキパッドを押圧するためのピストンを移動させるボールねじが記載されている。特許文献１のピストンは、ブレーキパッドを押圧する接触表面を備える。

国際公開第２０１３／０３４４１７号

特許文献１のピストンは、駆動ナットに対して別部品としてのピストンが取り付けられている。このため、ピストンを小型化することには限界がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、被押圧部材を押す部材を小型化できるボールねじを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本開示の一態様のボールねじは、内周面に第１ねじ溝を備える筒状のナット本体、及び前記ナット本体の軸方向の一端を塞ぐ押圧部を備えるナットと、外周面に第２ねじ溝を備え且つ前記ナット本体の内側に配置されるねじ軸本体を備えるねじ軸と、前記第１ねじ溝及び前記第２ねじ溝の間の螺旋状の空間である転動路に配置される複数の転動体と、を備え、前記ねじ軸本体は、前記転動体を前記転動路の一端から他端へ導く循環溝を備える。

本開示のボールねじは、ナットではなくねじ軸が循環溝を備えることによって、ナットの一端が塞がれていながらも容易に組み立てることができる。具体的には、仮ナットを用いることによって、転動体を転動路に配置することができる。本開示のボールねじにおいては、被押圧部材を押圧する面を備えるナット、ねじ軸、及び転動体を組み立てることができる。したがって、本開示のボールねじは、被押圧部材を押す部材を小型化できる。

上記の本開示のボールねじの望ましい態様として、前記ナット本体の外周面は、円柱面である。

ねじ軸の循環溝によって転動体が循環するので、ナットに循環溝が設けられる場合に循環部品をナットの内部に挿入するために必要となる穴が不要となる。このため、ナットの外周面を、円柱面として形成することが可能である。本開示のボールねじによれば、ナット本体の外周面を、シール部材を当てるための面として使用できる。したがって、本開示のボールねじは、ナット本体の外周面に設けられた溝にシール部材を配置する場合と比較して、押圧部材を押す部材をより小型化できる。

上記の本開示のボールねじの望ましい態様として、前記押圧部から前記第１ねじ溝の前記押圧部側の端部までの距離は、前記押圧部に面する前記ねじ軸の端面から前記循環溝の前記押圧部側の端部までの距離よりも大きい。

これにより、ねじ軸が押圧部に当たる前に、転動体が第１ねじ溝の端部に至るので、ナットが停止する。このため、ねじ軸と押圧部との接触が抑制される。その結果、本開示のボールねじは、転動体に過大な負荷が加わることを抑制できる。

本開示のボールねじよれば、被押圧部材を押す部材を小型化できる。

図１は、実施形態のボールねじの斜視断面図である。 図２は、実施形態のボールねじの斜視断面図である。 図３は、実施形態のボールねじの製造方法を示す斜視断面図である。 図４は、実施形態のボールねじの製造方法を示す斜視断面図である。 図５は、実施形態のボールねじの製造方法を示す斜視断面図である。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、下記実施形態において、前述したものと同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は適宜省略することがある。

（実施形態）
図１及び図２は、実施形態のボールねじの斜視断面図である。ボールねじ１０は、回転運動を直進運動に変換する装置である。図１に示すように、本実施形態のボールねじ１０は、ナット３０と、ねじ軸４０と、複数の転動体５１と、を備える。

ボールねじ１０において、ねじ軸４０が回転軸Ｚを中心に回転する。ねじ軸４０は、回転軸Ｚを中心に回転でき且つ回転軸Ｚに沿う方向には移動しない。ナット３０は、回転軸Ｚを中心に回転せず且つ回転軸Ｚに沿う方向に移動できる。ねじ軸４０が回転すると、ナット３０が回転軸Ｚに沿う方向に移動する。ボールねじ１０は、例えば、車両のブレーキパッドを移動させるための装置として用いられる。

以下の説明において、ねじ軸４０の回転軸Ｚに沿う方向は、単に軸方向と記載される。軸方向に対して直交する方向は、単に径方向と記載される。径方向は、放射方向とも呼ばれる。回転軸Ｚを中心とした円周に沿う方向は、単に周方向と記載される。周方向は、回転軸Ｚを中心とした円の接線方向ということもできる。

図１に示すように、ナット３０は、ナット本体３１と、押圧部３３と、を備える。ナット本体３１は、円筒状の部材である。ナット本体３１の外周面は、軸方向の全長に亘って円柱面である。すなわち、ナット本体３１の外周面は、軸方向及び周方向の全長に亘って溝などが設けられていない平滑な曲面である。ナット本体３１は、第１ねじ溝３１１を備える。第１ねじ溝３１１は、ナット本体３１の内周面に配置される螺旋状の溝である。例えば、第１ねじ溝３１１の断面形状は、２つの円弧を含むゴシックアーチである。

押圧部３３は、ナット本体３１の軸方向の一端を塞ぐように配置される板状の部材である。押圧部３３は、円板状である。押圧部３３の端面は、被押圧部材に接する接触面である。被押圧部材は、例えば、ブレーキパッドである。ナット３０は、被押圧部材を押すピストンであるともいえる。

図１及び図２に示すように、第１ねじ溝３１１は、ナット本体３１の内周面の一部に設けられる。第１ねじ溝３１１は、押圧部３３が配置される端部とは反対側の端部から、押圧部３３に向かって延びている。すなわち、第１ねじ溝３１１の押圧部３３側の端部は、押圧部３３と重ならない。

図１に示すように、ナット３０は、支持部材１００によって支持される。支持部材１００の内周面には、環状のシール部材１０１が配置される。シール部材１０１は、例えばＯリングである。シール部材１０１は、ナット本体３１の外周面に接する。これにより、支持部材１００とナット本体３１との間の隙間が密封される。

図１に示すように、ねじ軸４０は、ナット３０を貫通する。ねじ軸４０は、ねじ軸本体４１と、支持部４３と、を備える。ねじ軸本体４１は、ナット３０に挿入される。ねじ軸本体４１は、ナット本体３１の内側に配置される。ねじ軸本体４１は、複数の第２ねじ溝４１１と、循環溝４１５と、を備える。例えば、ねじ軸本体４１は、２つの第２ねじ溝４１１を備える。第２ねじ溝４１１は、ねじ軸本体４１の外周面に配置される螺旋状の溝である。１つの第２ねじ溝４１１の周方向の長さは、ねじ軸本体４１の外周よりも小さい。１つの第２ねじ溝４１１の一端及び他端は、周方向で離れて配置される。第２ねじ溝４１１の断面形状は、２つの円弧を含むゴシックアーチである。循環溝４１５は、略Ｓ字状の溝である。循環溝４１５は、１つの第２ねじ溝４１１の一端及び他端を繋ぐ。

支持部４３は、ナット３０の外側に配置される。支持部４３は、ねじ軸本体４１から押圧部３３とは反対側に延びている。支持部４３は、略円柱状である。支持部４３は、環状溝４３１を備える。環状溝４３１は、支持部４３の外周面を一周する。

図１に示すように、ねじ軸４０は、軸受７０に支持される。軸受７０は、外輪７１と、複数の転動体７３を備える。外輪７１は、円環状の部材である。転動体７３は、外輪７１と支持部４３の環状溝４３１との間に配置される。転動体７３は、例えば玉である。転動体７３は、外輪７１と環状溝４３１とによって形成される環状の転動路の中を移動する。支持部４３は、軸受７０の内輪を兼ねているともいえる。軸受７０によって、ねじ軸４０は、回転軸Ｚを中心に回転できるように支持される。

図１に示すように、複数の転動体５１は、ナット本体３１とねじ軸本体４１との間に配置される。転動体５１は、例えば玉である。複数の転動体５１は、第１ねじ溝３１１及び第２ねじ溝４１１によって形成される螺旋状の転動路５５の中を移動する。転動体５１は、循環溝４１５によって、１つの転動路５５の一端から他端へ導かれる。転動体５１は、転動路５５を無限循環する。本実施形態のボールねじ１０は、いわゆるねじ循環方式のボールねじである。

図２に示すように、距離Ｄ１は、距離Ｄ２よりも大きい。距離Ｄ１は、押圧部３３から第１ねじ溝３１１の押圧部３３側の端部までの軸方向の距離である。距離Ｄ２は、押圧部３３に面するねじ軸４０の端面から循環溝４１５の押圧部３３側の端部までの距離である。

図１は、押圧部３３がねじ軸４０に最も近付いた状態（ねじ軸４０がナット３０の最も奥まで入った状態）を示す。図２は、押圧部３３がねじ軸４０から最も遠ざかった状態（ねじ軸４０のうちナット３０に入った部分が最も少ない状態）を示す。図１及び図２に示すように、第２ねじ溝４１１は、ナット３０の外側には出ない。すなわち、図１の状態及び図２の状態のいずれにおいても、第２ねじ溝４１１が第１ねじ溝３１１に面した状態が保たれる。

図２に示す距離Ｄ１が距離Ｄ２よりも大きいので、図１に示すようにねじ軸４０がナット３０の最も奥まで入っても、ねじ軸４０は押圧部３３に接しない。また、図１の状態及び図２の状態のいずれにおいても、ナット３０は被押圧部材（例えばブレーキパッド）を押している。図２の状態でナット３０が被押圧部材から受ける反力は、図１の状態でナット３０が被押圧部材から受ける反力よりも大きい。図２の状態でナット３０が被押圧部材から受ける反力によって、ナット３０は、図２の状態よりもねじ軸４０からさらに抜け出す方向には移動できない。これにより、ねじ軸４０からナット３０が脱落することが抑制される。

図３から図５は、実施形態のボールねじの製造方法を示す斜視断面図である。図３から図５に示すように、本実施形態のボールねじ１０は、仮ナット２００を用いて製造される。仮ナット２００は、円筒状の部材である。仮ナット２００は、内周面にねじ溝を備えていない。仮ナット２００は、軸方向の一端に環状の凹部２０１を備える。凹部２０１の内周長は、ナット本体３１の外周長と略等しい。

図３に示すように、実施形態のボールねじ１０の製造方法においては、ねじ軸本体４１が仮ナット２００に挿入される。１つの第２ねじ溝４１１の一部が仮ナット２００に覆われた状態で、転動体５１が第２ねじ溝４１１に入れられる。第２ねじ溝４１１及び循環溝４１５が転動体５１で満たされるまで、転動体５１が第２ねじ溝４１１に入れられる。その後、ねじ軸本体４１が仮ナット２００にさらに挿入される。次の第２ねじ溝４１１に対して、転動体５１が入れられる。全ての第２ねじ溝４１１が転動体５１で満たされるまで、上述した工程が繰り返される。図４に示すように、第２ねじ溝４１１に入った転動体５１は、仮ナット２００に覆われるので、第２ねじ溝４１１から脱落しない。

次に、図５に示すように、仮ナット２００にナット３０が嵌められる。仮ナット２００の凹部２０１にナット本体３１が嵌まる。これにより、ナット３０の芯が、仮ナット２００の芯に対してずれにくくなる。凹部２０１にナット本体３１が嵌まった状態で、ねじ軸４０がナット３０側に移動させられる。転動体５１が第１ねじ溝３１１に至ったら、ねじ軸４０が回転させられる。これにより、転動体５１が第１ねじ溝３１１の中に入っていく。すなわち、転動体５１が転動路５５に配置される。全ての転動体５１が転動路５５に配置された後、ナット３０から仮ナット２００が取り外される。このようにして、ボールねじ１０が製造される。

なお、ボールねじ１０の適用対象は、特に限定されない。ボールねじ１０は、車両のブレーキパッドだけでなく、その他の装置に適用できる。例えば、ボールねじ１０は、電動ブレーキの倍力装置に用いられてもよい。ボールねじ１０は、デュアルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）又はセミオートマチックトランスミッション（ＡＭＴ）等のクラッチ機構に用いられてもよい。ボールねじ１０は、電動パーキングブレーキに用いられてもよい。ボールねじ１０は、２輪駆動（２ＷＤ）及び４輪駆動（４ＷＤ）の切替装置に用いられてもよい。ボールねじ１０は、電動パワーステアリング装置のチルトテレスコ機構に用いられてもよい。ボールねじ１０は、ラック式の電動パワーステアリング装置に用いられてもよい。ボールねじ１０は、電動パワーウィンドウ、電動スライドドア、又は電動シートアジャスター等に用いられてもよい。

ねじ軸４０が備える第２ねじ溝４１１及び循環溝４１５の数は、特に限定されない。ねじ軸４０は、少なくとも１組の第２ねじ溝４１１及び循環溝４１５を備えていればよい。また、ねじ軸４０は、循環部材を備えていてもよい。例えば、ねじ軸４０は、循環部材として、循環溝４１５に配置されるコマを備えていてもよい。

以上で説明したように、ボールねじ１０は、ナット３０と、ねじ軸４０と、複数の転動体５１と、を備える。ナット３０は、内周面に第１ねじ溝３１１を備える筒状のナット本体３１、及びナット本体３１の軸方向の一端を塞ぐ押圧部３３を備える。ねじ軸４０は、外周面に第２ねじ溝４１１を備え且つナット本体３１の内側に配置されるねじ軸本体４１を備える。複数の転動体５１は、第１ねじ溝３１１及び第２ねじ溝４１１の間の螺旋状の空間である転動路５５に配置される。ねじ軸本体４１は、転動体５１を転動路５５の一端から他端へ導く循環溝４１５を備える。

特許文献１に記載されるピストンにおいては、駆動ナットに対して別部品としてのピストンが取り付けられている。このため、部品点数が多くなると共に、部品間のトルクを伝達するための機構が必要となるため、ピストンが径方向に大型化する。このため、特許文献１のピストンを小型化することには限界がある。その一方で、ピストンの作動性を向上させるために、駆動ナットと駆動スピンドルとの間には複数の転動体が配置されることが望ましい。

しかし、特許文献１のピストンと駆動ナットを単に一体の部品とした場合、駆動ナットと駆動スピンドルとの間に転動体を配置できなくなる。仮に駆動ナットが両端の開口した筒状であれば、駆動ナットに仮ねじ軸を挿入した状態で転動体を駆動ナットのねじ溝に入れた後、仮ねじ軸を軸方向に移動させながら駆動スピンドルと入れ替えることができる。しかし、駆動ナットの一端が塞がっている場合には、仮ねじ軸と駆動スピンドルを入れ替えることができないので、駆動ナットと駆動スピンドルとの間に転動体を配置できない。すなわち、特許文献１のピストンと駆動ナットを単に一体の部品とした場合、駆動ナット、駆動スピンドル及び転動体を備えるボールねじを組み立てることは困難である。

これに対して、本実施形態のボールねじ１０は、ナット３０ではなくねじ軸４０が循環溝４１５を備えることによって、ナット３０の一端が塞がれていながらも容易に組み立てることができる。具体的には、図３から図５に示すように、仮ナット２００を用いることによって、転動体５１を転動路５５に配置することができる。本実施形態のボールねじ１０においては、被押圧部材を押圧する面を備えるナット３０、ねじ軸４０、及び転動体５１を組み立てることができる。したがって、本実施形態のボールねじ１０は、被押圧部材（ブレーキパッド）を押す部材（ナット３０）を小型化できる。

ボールねじ１０において、ナット本体３１の外周面は、円柱面である。

ねじ軸４０の循環溝４１５によって転動体５１が循環するので、ナット３０に循環溝が設けられる場合に循環部品をナット３０の内部に挿入するために必要となる穴が不要となる。このため、ナット３０の外周面を、円柱面として形成することが可能である。本実施形態のボールねじ１０によれば、ナット本体３１の外周面を、シール部材を当てるための面として使用できる。したがって、本実施形態のボールねじ１０は、ナット本体３１の外周面に設けられた溝にシール部材を配置する場合と比較して、押圧部材（ブレーキパッド）を押す部材（ナット３０）をより小型化できる。

ボールねじ１０において、押圧部３３から第１ねじ溝３１１の押圧部３３側の端部までの距離Ｄ１は、押圧部３３に面するねじ軸４０の端面から循環溝４１５の押圧部３３側の端部までの距離Ｄ２よりも大きい。

これにより、ねじ軸４０が押圧部３３に当たる前に、転動体５１が第１ねじ溝３１１の端部に至るので、ナット３０が停止する。このため、ねじ軸４０と押圧部３３との接触が抑制される。その結果、本実施形態のボールねじ１０は、転動体５１に過大な負荷が加わることを抑制できる。

１０ ボールねじ
３０ ナット
３１ ナット本体
３３ 押圧部
４０ ねじ軸
４１ ねじ軸本体
４３ 支持部
５１ 転動体
５５ 転動路
７０ 軸受
７１ 外輪
７３ 転動体
１００ 支持部材
１０１ シール部材
２００ 仮ナット
２０１ 凹部
３１１ 第１ねじ溝
４１１ 第２ねじ溝
４１５ 循環溝
４３１ 環状溝
Ｚ 回転軸

Claims (3)

1. 内周面に第１ねじ溝を備える筒状のナット本体、及び前記ナット本体の軸方向の一端を塞ぐ押圧部を備えるナットと、
   外周面に第２ねじ溝を備え且つ前記ナット本体の内側に配置されるねじ軸本体を備えるねじ軸と、
   前記第１ねじ溝及び前記第２ねじ溝の間の螺旋状の空間である転動路に配置される複数の転動体と、
   を備え、
   前記ねじ軸本体は、前記転動体を前記転動路の一端から他端へ導く循環溝を備える
   ボールねじ。
2. 前記ナット本体の外周面は、円柱面である
   請求項１に記載のボールねじ。
3. 前記押圧部から前記第１ねじ溝の前記押圧部側の端部までの距離は、前記押圧部に面する前記ねじ軸の端面から前記循環溝の前記押圧部側の端部までの距離よりも大きい
   請求項１又は２に記載のボールねじ。

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