JP6413555B2

JP6413555B2 - ボールねじ機構

Info

Publication number: JP6413555B2
Application number: JP2014196301A
Authority: JP
Inventors: 泰明阿部
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2014-09-26
Filing date: 2014-09-26
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-09-26
Also published as: JP2016070281A

Description

本発明は、自動車や二輪車のブレーキ用アクチュエータや、ＤＣＴやＡＭＴなどのクラッチ機構、船舶向けの電動アクチュエータ等に用いられるボールねじ機構に関する。

自動車や二輪車のブレーキの駆動や、船舶の変速機を駆動する用途に用いられるアクチュエータとして、モータ等の回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構を用いたものが知られている。このようなボールねじアクチュエータの中には、直線運動側の原点位置決めのために、ボールねじの回転運動側と、直線運動側の双方にストローク端を規制するストッパ部材を設けたものがある。このようなボールねじ機構としては、特許文献１には、弾性体をストッパ部に設け衝撃エネルギーを吸収する構成が示されている。また、特許文献２には、はじめに軸方向衝突面に設けた弾性体で衝撃エネルギーを吸収し、弾性体が所定量変位した後に回転方向で接触する構成が示されている。上記の特許文献は、いずれもストッパ部材衝突時のエネルギーは弾性体を設けることで緩和することを目的としている。

特許第３９１９０７０号公報特開２０１４−１７３６２４号公報

ところで、一般的にアクチュエータにおいてストローク端でのストッパ部材の衝突時はモータや減速機のイナーシャが作用し、ストローク端に過大なエネルギーが発生するため、変形や破損を防ぐ為にストッパとその周辺の強度確保が必要となる。

しかしながら、特許文献１では衝撃のエネルギーを全て弾性体の変位で吸収する機構のため、弾性体にかかる負荷が大きく、弾性体の破損を考慮すると弾性体の繰り返し衝突による強度確保が困難であり、弾性体のへたりが懸念されるという課題がある。
また、特許文献２では弾性体を軸方向に設け衝撃エネルギーを吸収する機構のため、衝撃時のエネルギーが反力としてボールねじへも入力されるため、ボールねじのねじ軸やナット部材及び、転動体などの、ボールねじを構成する部材には、その反力を考慮した強度設計が必要となる。さらに、衝突位置をシステムの制御などに適用する場合に、衝突するエネルギーが少なく、弾性体を十分に潰しきらない場合は位置精度が悪化するという課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ストッパが受ける衝突エネルギーの影響がボールねじに作用しにくいボールねじ機構を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係るボールねじ機構は、
螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された複数のボールと、
前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、
先端部に前記ナットの突起と嵌め合うフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、
前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着固定されている。
これにより、ねじ軸の端部に設けたストッパ部の先端と、ナットの突起とを、互いの回転方向で当接させる構成とすることで、衝突時には、ねじ軸とナットにはねじり方向の力のみが作用し、衝突時の軸方向の反力がねじ軸やナット、ボールに作用しないため、衝突反力をボールねじの強度設計に適用する必要がない。
また、ストッパ部の先端に設けた緩衝部材が弾性変形することで、衝突時のエネルギーを吸収するため、ボールねじ及びストッパの入力トルクを低減することが出来る。
さらに、緩衝部材が一定以上変位した場合は、先端部に設けた当接部が接触し位置決めされるため、過トルクが入力されても設定以上の潰れが発生せず、緩衝部材の強度設計が容易であり、金属加工面で位置決めできるため、位置精度が悪化しない。

本発明によれば、位置決め精度を確保したまま、ボールねじを小型化することが出来る
ため、アクチュエータとしてモータの小型化や周辺部品の簡略化ができる。

本発明に係るボールねじ機構の実施形態を示す斜視図である。本発明に係るボールねじ機構の要部を拡大した図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るボールねじ機構の一実施形態を示す斜視図、図２はボールねじ機構の要部を拡大した図である。
図１に示すボールねじ機構１０は、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸１と、ねじ軸１のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナット３と、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自在に装填された複数のボール（非図示）と、前記ナット内部に形成されており、且つ、ボールをボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路（非図示）から構成される。
ねじ軸１の軸方向の端部には、ストッパ部４が設けられている。ストッパ部４は、ねじ軸１に対して軸方向及び回転方向に対して相対移動しないように固定されている。本実施形態では、ねじ軸１に形成したスプライン部にストッパ部４を嵌合することにより固定している。一方、ナット３の軸方向端部には、突起３ａが形成されている。

図１、図２に示すように、ストッパ部４の外周には凸状のフランジ部４ａが形成され、フランジ部４ａの一部には、緩衝部材５が接着固定されている。緩衝部材５は、ナット３の突起３ａの周方向端面の一部と当接するために、フランジ部４ａから突出するように固定されている。緩衝部材５は突起３ａとの衝突により、弾性変形して衝突のエネルギーを吸収するようになっている。また、緩衝部材５の変形量が一定以上に大きくなった場合には、フランジ部４ａに設けた当接部４ｂが突起３ａと当接して緩衝部材５の破損を防止する。緩衝部材５は、弾性体であれば、ゴムやエラストマーまたはバネ部材が適宜使用可能である。また、突起３ａとの衝突の際の音を低減するために、低剛性とすることが好ましい。

ねじ軸１側の緩衝部材５及び当接部４ｂと、ナット３側の突起３ａとは、ボールねじ機構１０の軸方向ストローク端で、互いの回転方向で当接するように設けられている。このような構成によれば、当接時の衝突エネルギーは捻り方向にのみ作用し、軸方向の力は作用しない。また、互いの当接時に緩衝部材５が弾性変形することで、衝撃エネルギーを吸収する。また、接触面の一部にのみ緩衝部材５を設けることで、衝突エネルギーによる変形量が一定以上になった場合は、緩衝部材５のない金属部材に接触し緩衝部材５の破壊を防ぐ。このような構成によれば、互いの当接時に衝突音を低減することができる。
なお、本実施例においては、緩衝部材５はフランジ部４ａに接着固定されているが、緩衝部材５をフランジ部に別部品として挿入し、別途固定部材で固定する構成としてもよい。

１ねじ軸
３ナット
３ａ突起
４ストッパ部
４ａフランジ部
４ｂ当接部
５緩衝部材
１０ボールねじ機構

Claims

螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、
前記ねじ軸と前記ナットとの両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転動路に転動自
在に装填された複数のボールと、
前記ナット内部に形成されており、且つ、前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、
先端部に前記ナットの突起と当接するフランジ部を設け、内周部に前記ねじ軸を挿入される円筒型ストッパ部を少なくとも一方の前記ねじ軸の端部に有し、
前記先端部には、衝突吸収部材を設け、前記先端部と前記衝突吸収部材は接着固定され、
前記衝突吸収部材は、前記フランジ部の当接部から周方向に突出しており、
前記ナットの突起との衝突により、前記衝突吸収部材の変形量が一定以上に大きくなった場合に、前記当接部と前記ナットの突起とが当接するボールねじ機構。
前記フランジ部の当接部には、径方向の外側の一部に切り欠きが設けられており、
前記切り欠きに前記衝突吸収部材が接着固定される請求項１に記載のボールねじ機構。