JP4548773B2 - Ball screw with position holding mechanism - Google Patents
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Description
本発明は、自動車の可変動弁装置等に使用されるボールねじに関し、特に、ねじ軸に反力が作用してもボールの転動を阻止してナットの回転を防止し、ねじ軸の軸方向の位置を保持できる位置保持機構付きボールねじに関する。 The present invention relates to a ball screw used for a variable valve system of an automobile, and in particular, even when a reaction force acts on a screw shaft, the ball is prevented from rolling to prevent a nut from rotating. The present invention relates to a ball screw with a position holding mechanism that can hold a position in a direction.
内燃機関の動弁装置として、該機関の吸排気バルブのリフト量や作用角等、その動弁特性を変化させることのできる可変動弁装置が知られている。こうした可変動弁装置は、例えばカムシャフトが軸方向に変化するとバルブを開閉駆動するカムのプロフィールが変化する三次元カムを用いることにより実現され、カムシャフトと共に回転するカムの回転運動を、揺動カムを介して吸排気バルブに伝達すると共に、それらカムおよび吸排気バルブと揺動カムとの相互の作動態様をコントロールシャフトの軸方向の変位によって変更する可変動弁装置が知られている。 2. Description of the Related Art As a valve operating apparatus for an internal combustion engine, a variable valve operating apparatus capable of changing valve operating characteristics such as a lift amount and a working angle of an intake / exhaust valve of the engine is known. Such a variable valve device is realized, for example, by using a three-dimensional cam in which the profile of a cam that drives opening and closing of the valve changes when the camshaft changes in the axial direction, and oscillates the rotational motion of the cam that rotates with the camshaft. 2. Description of the Related Art There is known a variable valve operating apparatus that transmits to an intake / exhaust valve via a cam and changes the operation modes of the cam, the intake / exhaust valve, and the swing cam by an axial displacement of a control shaft.
前記動弁特性を変化させるためのシャフトの軸方向への変位機構として、電動モータを用いた電動アクチュエータによるものが提案されている。この電動アクチュエータは、該電動アクチュエータへの給電態様を通じてカムシャフトやコントロールシャフトの軸方向の位置を制御できるため、制御性や応答性に優れている。しかし、吸排気バルブの動弁特性を所望に維持すべく同シャフトの軸方向における位置を保持するためには、電動アクチュエータに対する持続的な通電が必要となり、大きな電力消費が余儀なくされる。 As a displacement mechanism in the axial direction of the shaft for changing the valve operating characteristic, a mechanism using an electric actuator using an electric motor has been proposed. This electric actuator is excellent in controllability and responsiveness because the position of the camshaft and the control shaft in the axial direction can be controlled through a power supply mode to the electric actuator. However, in order to maintain the position of the shaft in the axial direction in order to maintain the valve operating characteristics of the intake / exhaust valve as desired, it is necessary to continuously energize the electric actuator, which requires a large amount of power consumption.
こうした問題を解決したものとして、図5に示すような内燃機関の可変動弁装置が知られている。この可変動弁装置において、三次元カム50を有するカムシャフト51は、その回転により内燃機関の燃焼室に連通するポートを開閉するバルブ52の往復動を駆動する。電動アクチュエータ53は、軸方向に変位する出力軸54を有し、軸受55を介して連結されたカムシャフト51をその軸方向に変位させてバルブ52の動弁特性を可変とする。また、電動アクチュエータ53は、フレーム56内に装着された励磁コイル57と、その内周側に回転自在に支持された回転子58を有している。この回転子58は、励磁コイル57への通電に応じて回動し、ボールねじ59におけるねじ軸61を軸方向に変位させると共に、ボールねじ59のボール63の移動を選択的に拘束する拘束機構60を備えている。
As a solution to such a problem, a variable valve operating apparatus for an internal combustion engine as shown in FIG. 5 is known. In this variable valve operating apparatus, a
この拘束機構60は、図6に拡大して示すように、ボールねじ59に設けられ、ねじ軸61およびこのねじ軸61に螺合されるナット62の間のボール63の移動を阻止するストッパ64と、このストッパ64の突出動作に対応して動作するストッパ掛止部65とを有している。ナット62の内周面には、ねじ軸61に形成された螺旋状のねじ溝61aと共にボール63の転動路を構成するねじ溝62aが形成され、転動路を周回経路とする駒部材66が装着されている。これにより、ボール63は、ねじ軸61の外周に沿って終端のないねじ溝61aおよび駒部材66に留まってナット62から脱落することなく移動可能になると共に、ナット62の回転に伴いねじ軸61が軸方向に移動する。
As shown in an enlarged view in FIG. 6, the
ストッパ64は、電磁石67、弾性部材68、および突出部材69で構成され、この突出部材69がナット62のねじ溝62aに対応する部分に設けられた孔70に挿入されている。そして、この突出部材69によるボール63の移動の阻止動作を切り替えるために、弾性部材68がこの突出部材69をねじ軸61側に常時付勢する一方、電磁石67はそのコイルの励磁電流に応じて突出部材69を吸引してこれをねじ溝61aから引き抜く。すなわち、電磁石67に通電がなされると、突出部材69が電磁石67に吸引されて引き上げられ、ねじ軸61上のボール63がねじ溝61aに沿って転動できるようになる。このため、励磁コイル57の励磁状態に対応して回転子58が回転可能となり、ねじ軸61の軸方向の変位が許容される。また、電磁石67への通電が遮断されると、突出部材69がねじ溝61aに突出してボール63の転動を阻止する。このため、回転子58が拘束されて回転不可になり、ねじ軸61の軸方向の位置が保持される。
然しながら、この従来の拘束機構60において、突出部材69がタイミング良くねじ溝61a上のボール63、63間に突出できれば良いが、ボール63上に突出した場合にはその位置保持動作がフェールしてしまう恐れがあり、信頼性の面で課題がある。また、ナット62のねじ溝62a上に孔70を開口する必要があるため、この孔70を乗り越えてボール63が転動するとなると、ボール63の挙動が安定せず騒音や振動を発生させると言った問題がある。さらに、孔70を乗り越えてボール63が転動することにより、孔70のエッジ部に過大な応力が発生し、ボールねじ59の短寿命を招来する恐れがある。
However, in this
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ねじ軸に反力が作用してもボールの転動を阻止してナットの回転を防止し、ねじ軸の軸方向への変位を任意の位置で機械的に保持できる位置保持機構付きボールねじを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such circumstances. Even when a reaction force acts on the screw shaft, the ball is prevented from rolling to prevent the nut from rotating, and the screw shaft can be displaced in the axial direction. An object of the present invention is to provide a ball screw with a position holding mechanism that can be mechanically held at an arbitrary position.
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項1に記載の発明は、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材とを備え、前記ボールの転動を阻止して前記ねじ軸の軸方向の位置を保持する位置保持機構付きボールねじにおいて、前記位置保持機構が前記ナットの前記駒部材に対応した位置に埋設され、当該駒部材の連結溝の一部に開口部が形成されると共に、この開口部に前記位置保持機構を構成し、その先端が前記連結溝の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で当該連結溝の一部をなす突出部材を出没させることにより、前記連結溝の開口部を開閉することで前記ボールの転動を制御し、前記ねじ軸の軸方向の位置を選択的に保持するようにした構成を採用した。
In order to achieve such an object, the invention according to
このように、負荷される反力に対してねじ軸の軸方向の位置を保持する位置保持機構付きボールねじにおいて、位置保持機構がナットの駒部材に対応した位置に埋設され、当該駒部材の連結溝の一部に開口部が形成されると共に、この開口部に位置保持機構を構成し、その先端が連結溝の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で当該連結溝の一部をなす突出部材を出没させることにより、連結溝の開口部を開閉することでボールの転動を制御し、ねじ軸の軸方向の位置を選択的に保持するようにしたので、突出部材の突出タイミングに拘わらず、ボールの転動を阻止することができ、信頼性を格段に向上させることができる。また、ナットのねじ溝上に孔等を開口する必要がないため、何らボールの挙動に影響を及ぼさず、騒音や振動の発生を防止してボールねじにおける所望の寿命を確保することができる。
As described above, in the ball screw with a position holding mechanism that holds the position of the screw shaft in the axial direction against the reaction force applied, the position holding mechanism is embedded at a position corresponding to the piece member of the nut. An opening is formed in a part of the connecting groove, and a position holding mechanism is formed in the opening , and the tip is formed in an arc surface or an inclined surface along the shape of the connecting groove, and the protrusion is in the most protruding state. by retractable projecting member which forms part of the coupling groove, to control the rolling of the ball Lumpur by opening and closing the opening of the coupling groove, to selectively retain the axial position of the screw shaft Therefore, regardless of the projecting timing of the projecting member, the ball can be prevented from rolling, and the reliability can be remarkably improved. Further, since it is not necessary to open a hole or the like on the screw groove of the nut, it does not affect the behavior of the ball, and it is possible to prevent noise and vibration and to secure a desired life in the ball screw.
また、前記位置保持機構が、請求項2に記載の発明のように、環状の励磁コイルと、この励磁コイル内に嵌挿された磁性材料からなる棒状の突出部材と、この突出部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを備え、前記励磁コイルに所定の印加電圧を付与することにより、前記弾性部材に抗して前記突出部材を吸引してその長手方向に駆動する構成であっても良いし、請求項3に記載の発明のように、圧電素子と、この圧電素子に係合する棒状の突出部材と、この突出部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを備え、前記圧電素子に所定の印加電圧を付与することにより、前記弾性部材に抗して前記突出部材をその長手方向に駆動する構成であっても良い。
Further, as in the invention described in
また、前記位置保持機構が、請求項4に記載の発明のように、前記ナットの一端面から軸方向に沿って穿設された装着孔に埋設され、前記突出部材が前記連結溝の側面に形成された開口部に配置されていても良いし、請求項5に記載の発明のように、前記ナットの外周面から径方向に沿って穿設された前記駒窓に埋設され、前記突出部材が前記連結溝の底部に形成された開口部に配置されていても良い。
Further, as in the invention according to
本発明に係る位置保持機構付きボールねじは、外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材とを備え、前記ボールの転動を阻止して前記ねじ軸の軸方向の位置を保持する位置保持機構付きボールねじにおいて、前記位置保持機構が前記ナットの前記駒部材に対応した位置に埋設され、当該駒部材の連結溝の一部に開口部が形成されると共に、この開口部に前記位置保持機構を構成し、その先端が前記連結溝の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で当該連結溝の一部をなす突出部材を出没させることにより、前記連結溝の開口部を開閉することで前記ボールの転動を制御し、前記ねじ軸の軸方向の位置を選択的に保持するようにしたので、突出部材の突出タイミングに拘わらず、ボールの転動を阻止することができ、信頼性を格段に向上させることができる。また、ナットのねじ溝上に孔等を開口する必要がないため、何らボールの挙動に影響を及ぼさず、騒音や振動の発生を防止してボールねじにおける所望の寿命を確保することができる。 A ball screw with a position holding mechanism according to the present invention includes a screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface, and a nut that is fitted on the screw shaft and has a helical screw groove formed on the inner peripheral surface. And a plurality of balls accommodated in a rolling path formed by opposing screw grooves and a piece window drilled in a body portion of the nut, and a connection having the rolling path as a circulation path A ball screw with a position holding mechanism that prevents rolling of the ball and holds the axial position of the screw shaft, wherein the position holding mechanism is the piece member of the nut. The opening is formed in a part of the connecting groove of the piece member, and the position holding mechanism is formed in the opening , and the tip of the arc is formed along the shape of the connecting groove. The connecting groove is formed on the surface or inclined surface and protrudes most By retractable projecting member forming a part, said control rolling of the ball by opening and closing the opening of the connecting groove. Thus selectively retaining the axial position of the screw shaft Regardless of the projecting timing of the projecting member, the ball can be prevented from rolling and the reliability can be remarkably improved. Further, since it is not necessary to open a hole or the like on the screw groove of the nut, it does not affect the behavior of the ball, and it is possible to prevent noise and vibration and to secure a desired life in the ball screw.
外周面に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ軸と、このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材とを備え、前記ボールの転動を阻止して前記ねじ軸の軸方向の位置を保持する位置保持機構付きボールねじにおいて、前記位置保持機構が、環状の励磁コイルと、この励磁コイル内に嵌挿された磁性材料からなる棒状の突出部材と、この突出部材を所定の方向に付勢する弾性部材とを備え、前記ナットの前記駒部材に対応した位置の軸方向に埋設され、当該駒部材の連結溝の一部に開口部が形成されると共に、前記励磁コイルに所定の印加電圧を付与することにより、前記弾性部材に抗して前記突出部材を吸引して軸方向に駆動し前記開口部に出没させることにより前記ボールの転動を制御し、前記ねじ軸の軸方向の位置を選択的に保持するようにした。 A screw shaft having a spiral thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface, and a roller formed by both opposing screw grooves. A plurality of balls housed in a movement path, and a piece member fitted to a piece window formed in the trunk portion of the nut and having a connection groove having the rolling path as a circulation path, In a ball screw with a position holding mechanism for preventing the ball from rolling and holding the axial position of the screw shaft, the position holding mechanism includes an annular excitation coil and a magnetic material fitted in the excitation coil. And a resilient member that biases the projecting member in a predetermined direction, and is embedded in the axial direction at a position corresponding to the piece member of the nut, and is connected to one of the connecting grooves of the piece member. An opening is formed in the excitation coil, and a predetermined applied voltage is applied to the exciting coil. To control the rolling of the ball by sucking the projecting member against the elastic member and driving it in the axial direction so as to project and retract in the opening, and the axial position of the screw shaft. Was kept selectively.
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図1(a)は、本発明に係る位置保持機構付きボールねじの第1の実施形態を示す平面図、(b)はその側面図である。
この位置保持機構付きボールねじは、外周に螺旋状のねじ溝1aが形成されたねじ軸1と、このねじ軸1に外嵌され、内周に前記ねじ溝1aに対応する螺旋状のねじ溝2aが形成されたナット2と、これら両ねじ溝1a、2aの間に収容された多数のボール3、およびナット2に装着された位置保持機構4とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a top view which shows 1st Embodiment of the ball screw with a position holding mechanism based on this invention, (b) is the side view.
This ball screw with a position holding mechanism includes a
各ねじ溝1a、2aの断面形状は、サーキュラアーク形状であってもゴシックアーク形状であっても良いが、ここではボール3との接触角が大きくとれ、アキシアルすきまが小さく設定できるゴシックアーク形状に形成されている。これにより、軸方向荷重に対する剛性が高くなり、かつ振動を抑制することができる。
The cross-sectional shape of each
円筒状のナット2の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝2aの一部を切欠く楕円状の駒窓5が穿設され、この駒窓5に楕円状の駒部材6が嵌合されている。駒部材6の内方には、ねじ溝2aの隣合う1周分同士を連結し、S字状に湾曲した連結溝7が形成され、この連結溝7とねじ溝2aの略1周の部分とでボール3の転動路を構成している。そして、転動路内の内外のねじ溝1a、2a間に介在された多数のボール3はねじ溝1a、2aに沿って転動し、駒部材6の連結溝7に案内されてねじ軸1のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝1aに戻り、再びねじ溝1a、2aに沿って転動する。また、連結溝7の深さは、ボール3が連結溝7内でねじ軸1におけるねじ溝1aのねじ山を越えることができる深さとされている。
An
駒部材6は金属粉末を可塑状に調整し、射出成形機で成形される焼結合金からなる。この射出成形に際しては、まず、金属粉と、プラスチックおよびワックスからなるバインダとを混練機で混練し、その混練物をペレット状に造粒する。造粒したペレットは、射出成形機のホッパに供給し、金型内に加熱溶融状態で押し込むことにより成形される。前記金属粉としては、後に浸炭焼入が可能な材質が好ましく、例えば、C(炭素)が0.3wt%、Ni(ニッケル)が1〜2wt%、残りがFe(鉄)からなるものとする。なお、駒部材6の材質はこれに限らず、例えば、PA(ポリアミド)66等の射出成形可能な熱可塑性樹脂によって形成しても良い。 The piece member 6 is made of a sintered alloy prepared by adjusting a metal powder into a plastic shape and molded by an injection molding machine. In this injection molding, first, metal powder and a binder made of plastic and wax are kneaded by a kneader, and the kneaded product is granulated into pellets. The granulated pellet is supplied to a hopper of an injection molding machine and molded by being pushed into a mold in a heated and melted state. The metal powder is preferably a material that can be subsequently carburized and quenched. For example, C (carbon) is 0.3 wt%, Ni (nickel) is 1 to 2 wt%, and the remainder is Fe (iron). . The material of the piece member 6 is not limited to this, and may be formed of, for example, an injection-moldable thermoplastic resin such as PA (polyamide) 66.
ボール3の組み込みは、ナット2の駒窓5に駒部材6をナット2の内径側から装着した後、ねじ軸1の軸端からナット2を当てがい、ボール3を両ねじ溝1a、2a間に順次挿入しながらナット2を回転させ、ナット2をねじ軸1に移動させることによって行う。これ以外にも、ナット2の駒窓5に駒部材6を装着した後、図示しない仮軸を用いてボール3を同様に挿入するようにしても良い。
The
位置保持機構4は、励磁コイル8、コイルスプリング等からなる弾性部材9、および突出部材10で構成され、ナット2の一端面から軸方向に沿って穿設された装着孔11に埋設されている。突出部材10は磁性材料からなり、環状の励磁コイル8内に嵌挿された可動鉄心部10aと、弾性部材9の座面となるフランジ部10b、およびこのフランジ部10bから軸方向に延びる開閉ピン10cとで構成され、全体として棒状に形成されている。この位置保持機構4は、励磁コイル8に電圧を印加することにより、その磁気力によって突出部材10に直線的な運動を与える、所謂プランジャ型のリニア電磁ソレノイドを構成している。12は装着孔11を密閉する板状のカバーで、固定ねじ13を介してナット2の端面に締結されている。
The
位置保持機構4は駒部材6に対応した位置に装着されている。駒部材6の連結溝7の一部には開口部7aが形成され、開閉ピン10cがこの開口部7aに出没自在に挿入されている。また、開閉ピン10cの先端が連結溝7の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で連結溝7の一部をなしている。すなわち、この開閉ピン10cの軸方向の移動により、連結溝7の開口部7aが閉塞状態となり、連続したS字状の連結溝7を構成する。
The
次に、図2および図3を用いて本発明に係る位置保持機構付きボールねじの動作について説明する。図2は、ボールねじにおけるねじ軸1が位置保持機構4に拘束されることなく自由に軸方向に変位できる状態を示している。
ここでは、弾性部材9は装着孔11の底面11aとフランジ部10bとの間に張架された状態で取り付けられ、励磁コイル8に電圧が印加されていない時、すなわち、自然状態では、突出部材10の開閉ピン10cは弾性部材9の付勢力によって最大に突出(図中右側)し、駒部材6における連結溝7の開口部7aを閉塞している。この状態では、駒部材6の連結溝7内をボール3がスムーズに転動でき、ねじ軸1が位置保持機構4に拘束されることなく自由に軸方向に変位することができる。
Next, the operation of the ball screw with a position holding mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a state in which the
Here, the
一方、変位信号を受けて励磁コイル8に印加電圧が付与されると、吸引力が可動鉄心部10aに作用し、弾性部材9の付勢力に対抗して突出部材10が引き抜かれる。すなわち、開閉ピン10cが図中左側に移動して連結溝7の開口部7aが開き、連結溝7が一部開口状態となる。この状態では、連結溝7の開口部7a内にボール3の一部が侵入し、ボール3、3の中心が連結溝7に沿った所定の転動軌道Rからずれて、所謂千鳥状態になって転動が阻止される。したがって、その結果ねじ軸1が位置保持機構4に拘束され軸方向に変位することができず、ナット2の回転が防止されてその位置が保持される。
On the other hand, when an applied voltage is applied to the
また、励磁コイル8への通電が遮断されると、可動鉄心部10aに作用していた吸引力が解かれ、弾性部材9の付勢力によって突出部材10が駒部材6側に突出し、連結溝7の開口部7aを閉塞して連結溝7内を再びボール3がスムーズに転動することができる。
When the energization of the
なお、ここでは、位置保持機構4として励磁コイル8に印加電圧を付与し、その吸引力によって弾性部材9の付勢力に抗して突出部材10を引き込む作動をなす構成を例示したが、これに限らず、前述した構成・動作とは逆に、図示はしないが弾性部材9を圧縮した状態で取り付け、励磁コイル8に通電することにより弾性部材9の付勢力に抗して突出部材10を駒部材6側に突出させるようにしても良い。
In this example, the
本実施形態においては、従来の拘束機構のように、ナットのねじ溝内に突出部材を突出させ、ボールの転動を阻止するのではなく、駒部材6の連結溝7の一部に開口部7aが形成され、この開口部7aに突出部材10を構成する開閉ピン10cを出没させることによりボール3の転動を制御し、ねじ軸1の軸方向の位置を選択的に保持するようにしたので、突出部材10の突出タイミングに拘わらずボール3の転動を阻止することができ、信頼性を格段に向上させることができる。また、ナット2のねじ溝2a上に孔等を開口する必要がないため、何らボール3の挙動に影響を及ぼさず、騒音や振動の発生を防止してボールねじにおける所望の寿命を確保することができる。
In the present embodiment, unlike the conventional restraining mechanism, the protruding member is protruded into the thread groove of the nut to prevent the ball from rolling, and an opening is formed in a part of the connecting
図4は、本発明に係る位置保持機構付きボールねじの第2の実施形態を示す要部拡大断面図である。なお、この実施形態は前述した実施形態と位置保持機構の構成と配置が異なるのみで、その他同一部品同一部位には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the ball screw with a position holding mechanism according to the present invention. In this embodiment, only the configuration and arrangement of the position holding mechanism are different from those of the above-described embodiment. The same reference numerals are assigned to the same parts of the same parts, and the detailed description thereof is omitted.
この位置保持機構付きボールねじは、外周に螺旋状のねじ溝1aが形成されたねじ軸1と、このねじ軸1に外嵌され、内周に前記ねじ溝1aに対応する螺旋状のねじ溝14aが形成されたナット14と、これら両ねじ溝1a、14aの間に収容された多数のボール3、およびナット14に装着された位置保持機構15とを備えている。
This ball screw with a position holding mechanism includes a
円筒状のナット14の胴部には、内外の周面に貫通してねじ溝14aの一部を切欠く楕円状の駒窓5が穿設され、この駒窓5に楕円状の駒部材16が嵌合されている。駒部材16の内方には、ねじ溝14aの隣合う1周分同士を連結し、S字状に湾曲した連結溝17が形成され、この連結溝17とねじ溝14aの略1周の部分とでボール3の転動路を構成している。そして、転動路内の内外のねじ溝1a、14a間に介在された多数のボール3はねじ溝1a、14aに沿って転動し、駒部材16の連結溝17に案内されてねじ軸1のねじ山を乗り越えて隣接するねじ溝1aに戻り、再びねじ溝1a、14aに沿って転動する。また、連結溝17の深さは、ボール3が連結溝17内でねじ軸1におけるねじ溝1aのねじ山を越えることができる深さとされている。
An
位置保持機構15は、突出部材18と、この突出部材18の一端に係合された圧電素子19と、皿ばね等からなる弾性部材20とで構成され、ナット14の外周面から径方向に沿って穿設された駒窓5に埋設されている。突出部材18は、弾性部材20の座面となるフランジ部18a、およびこのフランジ部18aから長手方向に延びる開閉ピン18bとで構成され、全体として棒状に形成されている。この位置保持機構15は、圧電素子19に電圧を印加することにより、その伸張力によって突出部材10に直線的な運動を与えるプランジャ型のリニア電磁ソレノイドを構成している。
The
位置保持機構15は駒部材16に対応した位置に装着されている。駒部材16の連結溝17の底部には開口部17aが形成され、開閉ピン18bがこの開口部17aに出没自在に挿入されている。また、開閉ピン18bの先端が連結溝17の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で連結溝17の一部をなしている。すなわち、この開閉ピン18bの径方向の移動により、連結溝17の開口部17aが閉塞状態となり、連続したS字状の連結溝17を構成する。
The
ここでは、圧電素子19に電圧が印加されていない時は、突出部材18の開閉ピン18bは弾性部材20の付勢力によって没入し(図中上部)、駒部材16における連結溝17の開口部7aが開き、連結溝17が一部開口状態となる。この状態では、連結溝17の開口部17a内にボール3の一部が侵入し、ボール3、3の中心が連結溝17に沿った所定の転動軌道Rからずれて千鳥状態になり転動が阻止される(図中破線で示す)。したがって、ねじ軸1が位置保持機構15に拘束され軸方向に変位することができず、ナット14の回転が防止されてその位置が保持される。
Here, when no voltage is applied to the
一方、変位信号を受けて圧電素子19に印加電圧が付与されるとこの圧電素子19が伸張し、弾性部材20の付勢力に対抗して突出部材18が突出される。すなわち、開閉ピン18bが径方向内方(図中下部)に移動して連結溝17の開口部17aを閉塞する。この状態では、駒部材16の連結溝17内をボール3がスムーズに転動でき、ねじ軸1が位置保持機構15に拘束されることなく自由に軸方向に変位することができる。
On the other hand, when an applied voltage is applied to the
また、圧電素子20への通電が遮断されると、突出部材15に作用していた力が解かれ、弾性部材20の付勢力によって突出部材18が没入し(図中上部)、連結溝17の開口部17aが開いてボール3がロックする。
Further, when the energization to the
本実施形態においても前述した実施形態と同様、駒部材16の連結溝17の一部に開口部17aが形成され、圧電素子20の拡縮により開口部17aに開閉ピン18bが出没する。これによりボール3の転動を制御し、ねじ軸1の軸方向の位置を選択的に保持するようにしたので、突出部材18の突出タイミングに拘わらず、ボール3の転動を阻止することができ、信頼性を格段に向上させることができる。また、駒部材16を装着する駒窓5内に位置保持機構15が埋設されているので、ナット14のねじ溝14a上に孔等を開口する必要がない。したがって、加工工数が削減できて低コスト化が図れると共に、騒音や振動の発生を防止してボールねじにおける所望の寿命を確保することができる。
Also in this embodiment, an
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to such an embodiment, and is merely an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Of course, the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and further, the equivalent meanings described in the scope of claims and all modifications within the scope of the scope of the present invention are included. Including.
本発明に係る位置保持機構付きボールねじは、内燃機関の可変動弁装置等の電動アクチュエータに使用され、ねじ軸に負荷される反力に対し、ねじ軸の軸方向の変位を制御する位置保持機構を備えたボールねじに適用することができる。 The ball screw with a position holding mechanism according to the present invention is used in an electric actuator such as a variable valve device of an internal combustion engine, and is a position holding that controls the axial displacement of the screw shaft against a reaction force applied to the screw shaft. It can be applied to a ball screw provided with a mechanism.
1・・・・・・・・・・ねじ軸
1a、2a、14a・・ねじ溝
2、14・・・・・・・ナット
3・・・・・・・・・・ボール
4、15・・・・・・・位置保持機構
5・・・・・・・・・・駒窓
6、16・・・・・・・駒部材
7、17・・・・・・・連結溝
7a、17a・・・・・開口部
8・・・・・・・・・・励磁コイル
9、20・・・・・・・弾性部材
10、18・・・・・・突出部材
10a・・・・・・・・可動鉄心部
10b、18a・・・・フランジ部
10c、18b・・・・開閉ピン
11・・・・・・・・・装着孔
11a・・・・・・・・底面
12・・・・・・・・・カバー
13・・・・・・・・・固定ねじ
19・・・・・・・・・圧電素子
50・・・・・・・・・三次元カム
51・・・・・・・・・カムシャフト
52・・・・・・・・・バルブ
53・・・・・・・・・電動アクチュエータ
54・・・・・・・・・出力軸
55・・・・・・・・・軸受
56・・・・・・・・・フレーム
57・・・・・・・・・励磁コイル
58・・・・・・・・・回転子
59・・・・・・・・・ボールねじ
60・・・・・・・・・拘束機構
61・・・・・・・・・ねじ軸
61a、62a・・・・ねじ溝
62・・・・・・・・・ナット
63・・・・・・・・・ボール
64・・・・・・・・・ストッパ
65・・・・・・・・・ストッパ掛止部
66・・・・・・・・・駒部材
67・・・・・・・・・電磁石
68・・・・・・・・・弾性部材
69・・・・・・・・・突出部材
70・・・・・・・・・孔
R・・・・・・・・・・転動軌道
DESCRIPTION OF
Claims (5)
このねじ軸に外嵌され、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する両ねじ溝により形成される転動路に収容された複数のボールと、
前記ナットの胴部に穿設された駒窓に嵌合され、前記転動路を周回経路とする連結溝が形成された駒部材とを備え、
前記ボールの転動を阻止して前記ねじ軸の軸方向の位置を保持する位置保持機構付きボールねじにおいて、
前記位置保持機構が前記ナットの前記駒部材に対応した位置に埋設され、当該駒部材の連結溝の一部に開口部が形成されると共に、この開口部に前記位置保持機構を構成し、その先端が前記連結溝の形状に沿った円弧面または傾斜面に形成され、最も突出した状態で当該連結溝の一部をなす突出部材を出没させることにより、前記連結溝の開口部を開閉することで前記ボールの転動を制御し、前記ねじ軸の軸方向の位置を選択的に保持するようにしたことを特徴とする位置保持機構付きボールねじ。 A screw shaft having a helical thread groove formed on the outer peripheral surface;
A nut externally fitted to the screw shaft and having a spiral thread groove formed on the inner peripheral surface;
A plurality of balls housed in a rolling path formed by opposing screw grooves;
A piece member fitted with a piece window drilled in the trunk portion of the nut and formed with a connecting groove having the rolling path as a circulation path;
In the ball screw with a position holding mechanism that prevents the ball from rolling and holds the axial position of the screw shaft,
The position holding mechanism is embedded at a position corresponding to the piece member of the nut, an opening is formed in a part of the connecting groove of the piece member, and the position holding mechanism is configured in the opening , Opening and closing the opening of the connecting groove by projecting and projecting a protruding member that forms a part of the connecting groove in a state where the distal end is formed in an arc surface or an inclined surface along the shape of the connecting groove and protrudes most. The ball screw with a position holding mechanism is characterized in that the rolling of the ball is controlled and the axial position of the screw shaft is selectively held.
The position holding mechanism is embedded in the piece window drilled along the radial direction from the outer peripheral surface of the nut, and the protruding member is disposed in an opening formed in the bottom of the connecting groove. A ball screw with a position holding mechanism according to any one of 1 to 3.
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