JP6906730B2 - 送りネジ機構、及びアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える送りネジ機構に関する。

送りネジ機構は、雌ネジ部と雄ネジ部とを備え、雌ネジ部の回転運動を雄ネジ部の軸方向の直動運動に変換する機能を有する伝動機構である。例えば、送りネジの雄ネジ部が雌ネジ部にねじ込まれた状態において、雄ネジ部の回転が制限されると、雌ネジ部が回転することにより、雄ネジ部は直動する。
従来、送りネジ機構では、雄ネジと雌ネジとの相対運動を阻害しないように、雄ネジ部が雌ネジ部にねじ込まれた状態において、隣り合った雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間にはバックラッシュが設けられている。

一般的に、伝動機構におけるバックラッシュは、伝動機構を構成する各部品間の相対的な位置精度の悪化の原因になることが知られている。バックラッシュを原因とする問題への対策として、例えば、特許文献１には、射出成形機で使用されるような油圧式閉鎖ユニットにおいて、バックラッシュである歯面遊びを減少するか又は除去する技術が開示されている。

特表平１１−５０７６０３号公報

上述のような、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える従来の送りネジ機構においても、バックラッシュの寸法の分だけ、雄ネジ部と雌ネジ部との相対位置がずれるため、直動運動の位置精度が低下してしまうという問題がある。例えば、特許文献１に記載されたような従来の技術は、送りネジ機構を対象としたものではなく、送りネジ機構における上記問題を解決するものではなかった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。

この発明に係る送りネジ機構は、回転可能な雌ネジ部と、雌ネジ部にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部と、を備え、雌ネジ部又は雄ネジ部の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部又は多条ネジとして構成された雄ネジ部の何れか一方は、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なり、前記雄ネジ部が前記雌ネジ部にねじ込まれた状態において、多条ネジとして構成された前記雌ネジ部又は多条ネジとして構成された前記雄ネジ部の何れか一方における前記第１のネジ山と前記第２のネジ山との間に、前記雌ネジ部及び前記雄ネジ部の他方における対向するネジ山が嵌合し、前記第１のネジ山における前記第２のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、前記第２のネジ山における前記第１のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。

この発明によれば、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る送りネジ機構を備えるＶＧアクチュエータの構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る送りネジ機構の雄ネジ部の構成を示す側面図である。 実施の形態１に係る雄ネジ部が雌ネジ部にねじ込まれた状態の送りネジ機構の構成を示す断面図である。 図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ、ロータ部が回転することによりシャフトが直動する状況における、実施の形態１に係る送りネジ機構の状態を説明するための図である。 図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、それぞれ、実施の形態１に係るＶＧアクチュエータをＶＧターボチャージャに適用した例を示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。なお、本実施形態では、送りネジ機構５０をＶＧ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）アクチュエータ１に適用した構成について説明するが、送りネジ機構５０が適用される対象に特に限定はない。また、本実施形態では、アクチュエータとしてＶＧアクチュエータ１を用いるが、アクチュエータの種類に特に限定はなく、例えば、ウェイストゲートバルブを駆動するためのアクチュエータを用いてもよい。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る送りネジ機構５０を備えるＶＧアクチュエータ１の構成を示す断面図である。ＶＧアクチュエータ１は、後述するＶＧターボチャージャの可動ベーンを開閉する動力を与えるアクチュエータである。ＶＧアクチュエータ１は、ロータ部２０、ベアリング４及びベアリング５、固定子６、センサ部８、ハウジング９、制御回路部１０、ケース１１、シャフト３０、並びにブッシュ４０を備えている。ロータ部２０、ベアリング４及びベアリング５、固定子６、センサ部８、ハウジング９及び制御回路部１０は、ＶＧアクチュエータ１の駆動部として、ブラシレスＤＣモータを構成する。なお、本実施形態では、ＶＧアクチュエータ１の駆動部としてブラシレスＤＣモータを用いるが、ＶＧアクチュエータ１の駆動部は、回転運動する機能を有していればよく、特に限定されない。例えば、ＶＧアクチュエータ１の駆動部は、ブラシ付きＤＣモータ等のモータでもよい。

まず、ＶＧアクチュエータ１のブラシレスＤＣモータの構成について説明する。ハウジング９の内部には、ロータ部２０及び固定子６等が配置される。ロータ部２０は、ロータマグネット２、センサマグネット７、及び樹脂部３を有する。ロータマグネット２は、ロータ部２０の外周側に取り付けられる、磁極を有する部品である。センサマグネット７は、ロータ部２０の軸方向における一端の端部に取り付けられる部品である。

ベアリング４及びベアリング５は、それぞれ、ロータ部２０を回転自在に支持する。固定子６は、ロータ部２０の径方向外側に、ロータ部２０と同心円状に配置される。ロータ部２０の外周と固定子６の内周との間には、一定の間隔の隙間が設けられている。固定子６は、ステータコア６ａと、ステータコア６ａに装着されるボビン６ｂと、ボビン６ｂに巻回されるコイル（不図示）と、コイル端子６ｃとを有する。当該コイルには、コイル端子６ｃを介して電力が供給される。
センサ部８は、分離型回転角度センサである。分離型回転角度センサは、ディスクリートタイプの回転角度センサである。センサ部８は、センサマグネット７からの漏洩磁束を感知し、ロータ部２０の回転位置を検出する。センサ部８は、検知した回転位置に関する信号を制御回路部１０に出力する。

制御回路部１０は、ＶＧアクチュエータ１の駆動を制御する。制御回路部１０は、電子部品で構成され、基板に搭載されている。制御回路部１０は、ケース１１内に収容される。ケース１１には、コネクタ１１ａが設けられている。コネクタ１１ａには、ターミナル１１ｂがインサート成形されている。

制御回路部１０には、ターミナル１１ｂを介して外部から直流電源が供給される。制御回路部１０は、固定子６のコイル端子６ｃと電気的に接続されている。制御回路部１０は、センサ部８から取得した信号に基づき、上述のコイルに対する電力供給を制御する。電力供給を制御するとは、コイルへの通電をＯＮ又はＯＦＦにすること、及びコイルにおける通電方向を切り替えることである。制御回路部１０は、コイルに対する電力供給を制御して、ロータ部２０の回転を制御している。制御回路部１０を収容するケース１１は、ハウジング９に取り付けられている。

次に、ＶＧアクチュエータ１の送りネジ機構５０に関する構成について詳細に説明する。上述のロータ部２０の樹脂部３は、内側にシャフト３０を通す穴が貫通しており、当該穴の内周面に雌ネジ部５２が設けられている（後述する図３を参照）。また、シャフト３０の外周面には、ロータ部２０の雌ネジ部５２にねじ込まれる雄ネジ部５１が設けられている（後述する図２を参照）。雌ネジ部５２と雄ネジ部５１とは、送りネジ機構５０を構成している。本実施形態では、雌ネジ部５２の素材が樹脂である。

ブッシュ４０は、平面部を有し、当該平面部が、シャフト３０における、雄ネジ部５１がロータ部２０の雌ネジ部５２にねじ込まれる部分以外の部分の外周に形成された平面に接するように配置されている。雄ネジ部５１に形成された平面の軸方向の長さ寸法は、ブッシュ４０が有する平面部の軸方向の長さ寸法よりも大きい。これにより、ブッシュ４０は、シャフト３０の回転運動を制限する一方で、シャフト３０の直動運動を制限しない。

上記のようにブッシュ４０がシャフト３０の回転運動を制限することにより、ロータ部２０の回転運動は、送りネジ機構５０を介して、シャフト３０の軸方向の直動運動に変換される。より詳細には、シャフト３０の雄ネジ部５１がロータ部２０の雌ネジ部５２にねじ込まれ、且つ、ブッシュ４０がシャフト３０の回転運動を制限している状態において、ロータ部２０の一方の方向への回転に伴ってシャフト３０が図１の下方向に直動し、ロータ部２０の他方の方向への回転に伴ってシャフト３０が図１の上方向に直動する。

次に、本実施形態に係る送りネジ機構５０の雄ネジ部５１の構成について図を参照して説明する。図２は、シャフト３０の雄ネジ部５１の構成を示す側面図である。図２が示すように、雄ネジ部５１は、第１条Ａ、第２条Ｂ、第３条Ｃ及び第４条Ｄを有する４条ネジである。よって、上述したように、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれ、ブッシュ４０がシャフト３０の回転運動を制限している状態において、ロータ部２０が回転することにより雌ネジ部５２が１回転した場合、雄ネジ部５１は、雌ネジ部５２に対して相対的に、４条分の距離だけ、軸方向に直動する。より詳細には、雄ネジ部５１は、第１条Ａのネジ山と当該ネジ山の隣の第２条Ｂのネジ山との間のピッチ、第２条Ｂのネジ山と当該ネジ山の隣の第３条Ｃのネジ山との間のピッチ、第３条Ｃのネジ山と当該ネジ山の隣の第４条Ｄのネジ山との間のピッチ、及び、第４条Ｄのネジ山と当該ネジ山の隣の第１条Ａのネジ山との間のピッチを足した和であるリード分の距離だけ、軸方向に直動する。

本実施形態に係るネジ機構５０の雄ネジ部５１における、互いに軸方向に隣り合うネジ山間のピッチについては、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山の間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる。例えば、図２に示すように、第１条Ａのネジ山と当該ネジ山の隣の第２条Ｂのネジ山との間のピッチＡＢと、第２条Ｂのネジ山と当該ネジ山の隣の第３条Ｃのネジ山との間のピッチＢＣとは、異なる。また、同様に、第２条Ｂのネジ山と当該ネジ山の隣の第３条Ｃのネジ山との間のピッチＢＣと、第３条Ｃのネジ山と当該ネジ山の隣の第４条Ｄのネジ山との間のピッチＣＤとは、異なる。また、同様に、第３条Ｃのネジ山と当該ネジ山の隣の第４条Ｄのネジ山との間のピッチＣＤと、第４条Ｄのネジ山と当該ネジ山の隣の第１条Ａのネジ山との間のピッチＤＡとは、異なる。なお、以下では、「第１条Ａのネジ山と当該ネジ山の隣の第２条Ｂのネジ山との間のピッチ」のことを、単に「第１条Ａ及び第２条Ｂの間のピッチ」と表現する。

また、本実施形態では、第１条Ａ及び第２条Ｂの間のピッチＡＢは、第３条Ｃ及び第４条Ｄの間のピッチＣＤと同じである。また、同様に、第２条Ｂ及び第３条Ｃの間のピッチＢＣは、第４条Ｄ及び第１条Ａの間のピッチＤＡと同じである。なお、本実施形態における「同じ」という用語は、「略同じ」又は「実質的に同じ」等の意味も含む。また、本実施形態とは異なり、第１条Ａ及び第２条Ｂの間のピッチＡＢは、第３条Ｃ及び第４条Ｄの間のピッチＣＤと異なっていてもよい。また、同様に、第２条Ｂ及び第３条Ｃの間のピッチＢＣは、第４条Ｄ及び第１条Ａの間のピッチＤＡと異なっていてもよい。また、本実施形態では、第１条Ａ及び第２条Ｂの間のピッチＡＢ、及び第３条Ｃ及び第４条Ｄの間のピッチＣＤは、第２条Ｂ及び第３条Ｃの間のピッチＢＣ、及び第４条Ｄ及び第１条Ａの間のピッチＤＡよりも狭い。

上述のように第１のピッチと第２のピッチとは異なるが、雄ネジ部５１のリードは、第１条Ａ及び第２条Ｂの間のピッチＡＢと、第２条Ｂ及び第３条Ｃの間のピッチＢＣと、第３条Ｃ及び第４条Ｄの間のピッチＣＤと、第４条Ｄ及び第１条Ａの間のピッチＤＡとの和であるため、何れのネジ山から計っても同じである。より具体的には、図２に示す雄ネジ部５１において、第１条Ａのリードは、第２条Ｂのリードと同じである。また、図２には示されていないが、同様に、第３条Ｃのリードと、第４条Ｄのリードとは、第１条Ａのリードと、第２条Ｂのリードと同じである。

上記の例では、雄ネジ部５１が４条ネジである構成について説明したが、雄ネジ部５１は、多条ネジであればよい。また、上記の例では、雄ネジ部５１において、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる構成について説明した。しかし、雌ネジ部５２において、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なっていてもよく、雌ネジ部５２又は雄ネジ部５１の何れか一方が当該構成を有していればよい。また、その場合、雌ネジ部５２又は雄ネジ部５１の何れか他方では、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが同じであり得る。

次に、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態の送りネジ機構５０の構成について説明する。本実施形態に係る送りネジ機構５０は、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、雄ネジ部５１における第１のネジ山と当該ネジ山の隣の第２のネジ山との間に、雌ネジ部５２における対向するネジ山が嵌合し、雄ネジ部５１の第１のネジ山における第２のネジ山に対向するフランクと、雌ネジ部５２における対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第２のネジ山における第１のネジ山に対向するフランクと、雌ネジ部５２における対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。

図３は、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態の送りネジ機構５０の構成を示す断面図である。なお、雌ネジ部５２は、軸方向に隣り合ったネジ山間のピッチが一定である４条ネジである。図３が示すように、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部５１の第１条Ａのネジ山におけるフランクＡ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの一方のフランクＥ´とが、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第２条Ｂのネジ山における第１条Ａに対向するフランクＢ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの他方のフランクＥ´´とが、接触している。また、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、雄ネジ部５１の隣り合った第３条Ｃのネジ山と第４条Ｄのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｇが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部５１の第３条Ｃのネジ山におけるフランクＣ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの一方のフランクＧ´とが、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第４条Ｄのネジ山における第３条Ｃのネジ山に対向するフランクＤ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの他方のフランクＧ´´とが、接触している。

一方、雄ネジ部５１を対象とした形態とは異なり、雌ネジ部５２の構成として、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる構成を採用した場合、送りネジ機構５０は、以下の構成を有する。つまり、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、雌ネジ部５２における第１のネジ山と当該ネジ山の隣の第２のネジ山との間に、雄ネジ部５１における対向するネジ山がはまり、雌ネジ部５２の第１のネジ山における第２のネジ山に対向するフランクと、雄ネジ部５１における対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、雌ネジ部５２の第２２のネジ山における第１のネジ山に対向するフランクと、雄ネジ部５１における対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。

また、本実施形態に係る送りネジ機構５０は、上述の構成に加えて、雄ネジ部５１における第１のネジ山と当該ネジ山の隣の第２のネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。より詳細には、雄ネジ部５１における隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山Ｅの山の頂との間には隙間Ｐが存在する。また、雄ネジ部５１における隣り合った第３条Ｃのネジ山と第４条Ｄのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山Ｇの山の頂との間には隙間Ｑが存在する。

一方、雄ネジ部５１を対象とした形態とは異なり、上述のように、雌ネジ部５２の構成として、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる構成を採用した場合、雌ネジ部５２における第１のネジ山と当該ネジ山の隣の第２のネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。

なお、図３が示す送りネジ機構５０では、雌ネジ部５２は、４条ネジであるため、雄ネジ部５１の隣り合った第２条Ｂのネジ山と第３条Ｃのネジ山との間に、これらのネジ山と接触しない雌ネジ部５２のネジ山Ｆが存在するが、雌ネジ部５２は、ネジ山Ｆが属する条と、雄ネジ部５１の第４条Ｄと第１条Ａとの間に位置するネジ山が属する条と、を備えていない２条ネジであってもよい。しかし、雌ネジ部５２が４条ネジである場合、送りネジ機構５０の製造に際し、既存の４条の雄ネジ部及び雌ネジ部に対して、雄ネジ部及び雌ネジ部の何れか一方のピッチを変更するだけで済むという利点がある。また、雌ネジ部５２が４条ネジである場合、雌ネジ部５２のネジ山Ｅの代わりに、ネジ山Ｆも、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に嵌合することができるため、雄ネジ部５１を雌ネジ部５２にねじ込みやすくなるという利点がある。なお、雄ネジ部５１を対象とした形態とは異なり、上述のように、雌ネジ部５２の構成として、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる構成を採用した場合、雄ネジ部５１は、２条ネジであってもよい。

次に、ロータ部２０が回転することによりシャフト３０が直動する状況における送りネジ機構５０の状態について図を参照して説明する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ及び図４Ｄは、それぞれ、ロータ部２０が回転することによりシャフト３０が直動する状況における送りネジ機構５０の状態を説明するための図である。

まず、図４Ａは、ロータ部２０が回転する前の送りネジ機構５０の状態を示す断面図である。図４Ａが示すように、第１条Ａは、位置（１）にネジ山が位置し、第２条Ｂは、位置（２）にネジ山が位置し、第３条Ｃは、位置（３）にネジ山が位置し、且つ、第４条Ｄは、位置（４）にネジ山が位置している。また、図４Ａが示すように、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅが嵌合している。また、雄ネジ部５１の隣り合った第３条Ｃのネジ山と第４条Ｄのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｇが嵌合している。より詳細には、雄ネジ部５１の第１条Ａのネジ山におけるフランクＡ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの一方のフランクＥ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第２条Ｂのネジ山における第１条Ａのネジ山に対向するフランクＢ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの他方のフランクＥ´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部５１の第３条Ｃのネジ山におけるフランクＣ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの一方のフランクＧ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第４条Ｄのネジ山における第３条Ｃのネジ山に対向するフランクＤ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの他方のフランクＧ´´とは、接触している。図４Ｂは、図４Ａの点線α―αで切断した断面図を示す。図４Ｂが示すように、雄ネジ部５１の第１条Ａは、雌ネジ部５２のネジ山Ｅに接している。

次に、図４Ｃは、ロータ部２０が一回転、回転した後の送りネジ機構５０の状態を示す断面図である。図４Ｃが示すように、シャフト３０が、４条分の距離だけ、軸方向に直動することにより、位置（１）に位置していた第１条Ａのネジ山は、位置（１）´に移動し、位置（２）に位置していた第２条Ｂのネジ山は、位置（２）´に移動し、位置（３）に位置していた第３条Ｃのネジ山は、位置（３）´に移動し、且つ、位置（４）に位置していた第４条Ｄのネジ山は、位置（４）´に移動している。なお、シャフト３０が直動した後においても、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅが嵌合している。また、雄ネジ部５１の隣り合った第３条Ｃのネジ山と第４条Ｄのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｇがはまっている。より詳細には、シャフト３０が直動した後においても、雄ネジ部５１の第１条Ａのネジ山におけるフランクＡ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの一方のフランクＥ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第２条Ｂのネジ山における第１条Ａのネジ山に対向するフランクＢ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの他方のフランクＥ´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部５１の第３条Ｃのネジ山におけるフランクＣ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの一方のフランクＧ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第４条Ｄのネジ山における第３条Ｃのネジ山に対向するフランクＤ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの他方のフランクＧ´´とは、接触している。図４Ｄは、図４Ｃの点線β―βで切断した断面図を示す。ロータ部２０が回転した後においても、雄ネジ部５１の第１条Ａは、雌ネジ部５２のネジ山Ｅに接している。

以上のように、ロータ部２０が回転する前においても、ロータ部２０が回転し、シャフト３０が軸方向に直動した後においても、雄ネジ部５１の第１条Ａのネジ山におけるフランクＡ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの一方のフランクＥ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第２条Ｂのネジ山における第１条Ａのネジ山に対向するフランクＢ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｅの他方のフランクＥ´´とは、接触している。また、同様に、雄ネジ部５１の第３条Ｃのネジ山におけるフランクＣ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの一方のフランクＧ´とは、接触し、且つ、雄ネジ部５１の第４条Ｄのネジ山における第３条Ｃのネジ山に対向するフランクＤ´と、雌ネジ部５２の対向するネジ山Ｇの他方のフランクＧ´´とは、接触している。つまり、雄ネジ部５１の隣り合った２つのネジ山の間に雌ネジ部５２の対向するネジ山が嵌合した状態で、シャフト３０は、軸方向に直動運動する。従って、バックラッシュによる雄ネジ部５１と雌ネジ部５２との相対位置のずれが生じないため、シャフト３０の直動運動の位置精度を向上させることができる。

また、ロータ部２０が回転する前においても、ロータ部２０が回転した後においても、雄ネジ部５１における隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山Ｅの山の頂との間には隙間Ｐが存在する。また、雄ネジ部５１における隣り合った第３条Ｃのネジ山と第４条Ｄのネジ山との間の谷底と、雌ネジ部５２における対向するネジ山Ｇの山の頂との間には隙間Ｑが存在する。つまり、隙間Ｐ及び隙間Ｑが存在する状態で、シャフト３０は、軸方向に直動運動する。これにより、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との間に、例えば、グリスなどの潤滑剤が添加されている場合、当該潤滑剤は、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との接触によって隙間Ｐ又は隙間Ｑに押し流され、隙間Ｐ又は隙間Ｑに溜まる。よって、当該潤滑剤は、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との間から外部に漏れづらくなり、送りネジ機構５０の摺動性を維持しやすくなる。

また、本実施形態のように、雌ネジ部５２の素材が樹脂である場合、雌ネジ部５２の製造時に、例えば、上記のように、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅがはまるような、ネジ山Ｅの幅よりも、ネジ山Ｅの幅を広くしてもよい。そして、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、ロータ部２０を回転させることによりシャフト３０を直動させ、雌ネジ部５２のネジ山ＥのフランクＥ´及びフランクＥ´´を摩耗させ、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向するネジ山Ｅがはまるように、雌ネジ部５２をエージングしてもよい。これにより、軸方向に隣り合った第１のネジ山と第２のネジ山との間に、対向するネジ山がはまる構成の送りネジ機構５０を容易に製造することができる。なお、ネジ山Ｇについても同様である。

また、雌ネジ部５２の素材が樹脂である形態とは異なり、雄ネジ部５１の素材が樹脂である場合、雄ネジ部５１の製造時に、例えば、上記のように、雄ネジ部５１の隣り合った第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅがはまるような、第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間のピッチよりも、第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間のピッチを狭くしてもよい。そして、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、ロータ部２０を回転させることによりシャフト３０を直動させ、雄ネジ部５１の第１条Ａのネジ山のフランクＡ´と第２条Ｂのネジ山のフランクＢ´とを摩耗させ、第１条Ａのネジ山と第２条Ｂのネジ山との間に、対向する雌ネジ部５２のネジ山Ｅがはまるように、雄ネジ部５１をエージングしてもよい。なお、第３条Ｃ及び第４条Ｄについても同様である。

また、雄ネジ部５１を転造ネジとして製造してもよい。その場合、通常の多条ネジの金型において、隣り合うピッチを変更した金型を作製し、当該金型を用いることにより、上述の第１のネジ山及び第２のネジ山の間の第１のピッチと、第２のネジ山及び第３のネジ山の間の第２のピッチとが異なる雄ネジ部５１を製造することができる。

次に、本実施形態に係るＶＧアクチュエータ１の適用例について図面を参照して説明する。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、それぞれ、本実施形態に係るＶＧアクチュエータ１をＶＧターボチャージャ６０に適用した例を示す図である。図５Ａ及び図５Ｂが示すように、ＶＧアクチュエータ１は、シャフト３０の先端がリンク機構を介して、ＶＧターボチャージャの可動ベーン６２に接続しており、当該可動ベーンを開閉する機能を有する。図５Ｃは、可動ベーン６２を備えているＶＧターボチャージャ６０をエンジンシステム７０に適用した例を示す図である。なお、上述の図５Ａ及び図５Ｂは、それぞれ、図５Ｃにおける矢印Ｒから見た矢視図である。図５Ｃが示すように、ＶＧターボチャージャ６０は、同軸上のタービン６１とコンプレッサ６３とを備えている。当該適用例では、ＶＧアクチュエータ１は、タービン６１の可動ベーン６２の開閉を行うことにより、排気ガスの流量を制御するという機能を有する。

以上のように、実施の形態１に係る送りネジ機構５０は、回転可能な雌ネジ部５２と、雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、回転が制限され、雌ネジ部５２が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部５１と、を備え、雌ネジ部５２又は雄ネジ部５１の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、多条ネジとして構成された雌ネジ部５２又は多条ネジとして構成された雄ネジ部５１の何れか一方は、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山との間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山と第３のネジ山との間の第２のピッチとが異なる。

上記の構成によれば、雌ネジ部５２及び雄ネジ部５１の何れか一方における第１のネジ山と第２のネジ山との間に、雌ネジ部５２及び雄ネジ部５１の何れか他方の対向するネジ山が嵌合するように、雌ネジ部５２及び雄ネジ部５１をさらに構成することにより、当該第１のネジ山と第２のネジ山と当該対向するネジ山との間にバックラッシュが生じなくなる。これにより、バックラッシュによる雄ネジ部５１と雌ネジ部５２との相対位置のずれが生じないため、シャフト３０の直動運動の位置精度を向上させることができる。

また、上記のようにバックラッシュが生じなくなるため、雌ネジ部５２のネジ山と雄ネジ部５１のネジ山との衝突とこれによる衝突音とを抑制することができる。また、雌ネジ部５２のネジ山と雄ネジ部５１のネジ山との衝突を抑制することができるため、送りネジ機構５０の耐久性を向上することができる。

また、従来の送りネジ機構の製造時には、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、隣り合った雌ネジ部５２のネジ山と雄ネジ部５１のネジ山との間にバックラッシュを設けるため、全ての雌ネジ部５２のネジ山と雄ネジ部５１のネジ山との間のバックラッシュの公差を累積した累積公差を考慮する必要がある。しかし、本実施形態に係る送りネジ機構５０の上記の構成によれば、第１のピッチ又は第２のピッチの公差を考慮するのみで、他のピッチの公差が決まるため、従来の送りネジ機構よりも製造が容易である。

また、実施の形態１に係る送りネジ機構５０は、雄ネジ部５１が雌ネジ部５２にねじ込まれた状態において、多条ネジとして構成された雌ネジ部５２又は多条ネジとして構成された雄ネジ部５１の何れか一方における第１のネジ山と第２のネジ山との間に、雌ネジ部５２及び雄ネジ部５１の他方における対向するネジ山が嵌合し、第１のネジ山における第２のネジ山に対向するフランクと、対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、第２のネジ山における第１のネジ山に対向するフランクと、対向するネジ山の他方のフランクとが、接触する。

上記の構成によれば、第１のネジ山と第２のネジ山との間に、対向するネジ山が嵌合した状態で、シャフト３０は、軸方向に直動運動する。従って、バックラッシュによる雄ネジ部５１と雌ネジ部５２との相対位置のずれが生じないため、シャフト３０の直動運動の位置精度を向上させることができる。
また、実施の形態１に係るネジ機構５０は、第１のネジ山と第２のネジ山との間の谷底と、対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在する。

上記の構成によれば、当該隙間が存在する状態で、シャフト３０は、軸方向に直動運動する。これにより、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との間に潤滑剤が添加されている場合、当該潤滑剤は、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との接触によって当該隙間に押し流され、当該隙間に溜まる。よって、潤滑剤は、雌ネジ部５２と雄ネジ部５１との間から外部に漏れづらくなり、送りネジ機構５０の摺動性を維持しやすくなる。

また、実施の形態１に係るネジ機構５０は、雌ネジ部５２及び雄ネジ部５１の何れか一方の素材は、樹脂である。
上記の構成によれば、上述のように、素材が樹脂である雌ネジ部５２又は雄ネジ部５１をエージングすることにより、第１のネジ山と第２のネジ山との間に、対向するネジ山が嵌合する構成の送りネジ機構５０を容易に製造することができる。

また、実施の形態１に係るＶＧアクチュエータ１は、上記の何れか１つの構成を有する送りネジ機構５０を備えたアクチュエータであって、雄ネジ部５１を外周面に有するシャフト３０と、雌ネジ部５２を内周面に有し、雌ネジ部５２を回転させる駆動部と、シャフト３０の回転を制限するブッシュ４０とを備え、駆動部が、雄ネジ部５１がねじ込まれた雌ネジ部５２を回転させることによりシャフト３０が軸方向に直動する。
上記の構成によれば、ＶＧアクチュエータ１において、上記の各構成の効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係るＶＧアクチュエータ１の駆動部は、モータである。
上記の構成によれば、モータにより雌ネジ部５２を回転させることによって、雌ネジ部５２にねじ込まれた雄ネジ部５１を外周面に有するシャフト３０を直動させることができる。

また、実施の形態１に係るＶＧアクチュエータ１は、駆動部の回転運動によるシャフト３０の直動運動によって、ＶＧターボチャージャ６０の可動ベーン６２を開閉する。
上記の構成によれば、上述の送りネジ機構５０の効果により、ＶＧターボチャージャの可動ベーンの開閉の位置精度を向上させることができる。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る送りネジ機構は、雄ネジ部のネジ山と雌ネジ部のネジ山との間のバックラッシュによる、直動運動の位置精度の低下を抑制することができるため、雌ネジ部と雄ネジ部とを備える送りネジ機構に利用可能である。

１ ＶＧアクチュエータ、２ ロータマグネット、３ 樹脂部、４ ベアリング、５ ベアリング、６ 固定子、６ａ ステータコア、６ｂ ボビン、６ｃ コイル端子、７ センサマグネット、８ センサ部、９ ハウジング、１０ 制御回路部、１１ ケース、１１ａ コネクタ、１１ｂ ターミナル、２０ ロータ部、３０ シャフト、４０ ブッシュ、５０ 送りネジ機構、５１ 雄ネジ部、５２ 雌ネジ部、６０ ＶＧターボチャージャ、６１ タービン、６２ 可動ベーン、６３ コンプレッサ、７０ エンジンシステム。

Claims (6)

1. 回転可能な雌ネジ部と、
   前記雌ネジ部にねじ込まれた状態において、回転が制限され、前記雌ネジ部が回転することにより軸方向に直動する雄ネジ部と、を備え、
   前記雌ネジ部又は前記雄ネジ部の少なくとも一方は、多条ネジとして構成され、
   多条ネジとして構成された前記雌ネジ部又は多条ネジとして構成された前記雄ネジ部のうち何れか一方は、軸方向に隣り合った第１のネジ山及び第２のネジ山の間の第１のピッチと、軸方向に隣り合った当該第２のネジ山及び第３のネジ山の間の第２のピッチとが異なり、
   前記雄ネジ部が前記雌ネジ部にねじ込まれた状態において、多条ネジとして構成された前記雌ネジ部又は多条ネジとして構成された前記雄ネジ部の何れか一方における前記第１のネジ山と前記第２のネジ山との間に、前記雌ネジ部及び前記雄ネジ部の他方における対向するネジ山が嵌合し、前記第１のネジ山における前記第２のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の一方のフランクとが、接触し、且つ、前記第２のネジ山における前記第１のネジ山に対向するフランクと、前記対向するネジ山の他方のフランクとが、接触することを特徴とする、送りネジ機構。
2. 前記第１のネジ山と前記第２のネジ山との間の谷底と、前記対向するネジ山の山の頂との間には隙間が存在することを特徴とする、請求項１に記載の送りネジ機構。
3. 前記雌ネジ部及び前記雄ネジ部の何れか一方の素材は、樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の送りネジ機構。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の送りネジ機構を備えたアクチュエータであって、
   前記雄ネジ部を外周面に有するシャフトと、
   前記雌ネジ部を内周面に有し、前記雌ネジ部を回転させる駆動部と、
   前記シャフトの回転を制限するブッシュとを備え、
   前記駆動部が、前記雄ネジ部がねじ込まれた前記雌ネジ部を回転させることにより前記シャフトが軸方向に直動することを特徴とする、アクチュエータ。
5. 前記駆動部は、モータであることを特徴とする、請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記駆動部の回転運動による前記シャフトの直動運動によって、ＶＧターボチャージャの可動ベーンを開閉することを特徴とする、請求項４に記載のアクチュエータ。

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