WO2009090952A1 - ボールねじ装置 - Google Patents

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screw nut
nut
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screw shaft
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Yoshifumi Shige
Hajime Watanabe
Satoshi Kondo
Takuhiro Kondo
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Jtekt Corporation
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Kayaba Industry Co., Ltd.
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    • Y10T74/19749—Recirculating rolling elements

Definitions

  • This invention relates to a ball screw device used for a vehicle electromagnetic damper or the like.
  • a ball screw nut through which a ball screw shaft is passed is connected to a rotating cylinder disposed around the ball screw shaft so as not to rotate with each other, and the ball screw nut is interposed via a ball bearing.
  • the support cylinder is rotatably supported, and the support cylinder is provided with a motor stator for applying a damping force, and the rotation cylinder forms the rotor of the motor.
  • FIG. 2 As a ball screw device used for such an electromagnetic damper, a device as shown in FIG. 2 is known.
  • a ball screw device in FIG. 2, includes a ball screw shaft 1, a ball screw nut 2 through which the ball screw shaft 1 is passed, a cylindrical rotor forming member 3 connected to the ball screw nut 2 so as not to rotate with each other, and a vehicle body 4
  • a cylindrical housing 5 and a cylindrical stator forming member 6 fixed to each other, and two angular ball bearings 7 and 8 for rotatably supporting the rotor forming member 3 with respect to the housing 5 are provided.
  • the lower part of the housing 5 is fitted in the circular hole 9 of the vehicle body 4.
  • the housing 5 has an outward flange 5a on the outer periphery of the upper portion, and the flange 5a is fixed to the vehicle body 4 with bolts 10.
  • the stator forming member 6 has an outward flange 6a at the lower end, and the flange 6a is fixed to the upper end surface of the flange 5a of the housing 5 by the bolt 10 described above.
  • An outward flange 2a is formed on the lower part of the outer periphery of the ball screw nut 2.
  • the lower end portion of the rotor forming member 3 is fitted to a portion above the flange 2a on the outer periphery of the ball screw nut 2 so as not to rotate with each other, and the lower end surface of the rotor forming member 3 is in contact with the upper end surface of the flange 2a.
  • the bearings 7 and 8 are combined in the back, and these inner rings 7a and 8a are fitted on the outer periphery of the portion near the lower end of the rotor forming member 3, and are screwed onto the male threaded portion of the lower end of the rotor forming member 3.
  • the inner ring fixing nut 11 is fixed to the rotor forming member 3.
  • the connecting nut 12 is fitted to the outer periphery of the lower end of the ball screw nut 2, and the outer thread of the outer periphery is screwed to the inner thread of the ball screw nut 2.
  • the outer rings 7b and 8b of the bearings 7 and 8 are fitted to the inner periphery of the portion near the lower end of the housing 5, and are fixed to the housing 5 by an outer ring fixing nut 13 screwed to the inner thread of the lower end of the housing 5. ing.
  • stator forming member 6 is formed with a motor stator
  • rotor forming member 3 is formed with a motor rotor. Further, the lower end portion of the ball screw shaft 1 is connected to the axle side of the vehicle.
  • ⁇ Vehicle electromagnetic dampers are required to be smaller and lighter in order to reduce the inertial force of rotating parts including ball screw nuts.
  • the above ball screw device requires several nuts for connecting the ball screw nut and the rotor forming member and supporting the inner and outer rings of the bearing, increasing the number of parts and making it difficult to reduce the size and weight. is there. Further, since the rotation speed of the ball screw nut is fast, the nut may be loosened. To prevent this, measures such as caulking of the nut are necessary, and the number of assembling steps increases accordingly.
  • An object of the present invention is to provide a ball screw device that solves the above-described problems, reduces the number of parts, and can be reduced in size, weight, and assembly man-hours.
  • the ball screw device comprises: A ball screw shaft; A ball screw nut through which a ball screw shaft is passed and a plurality of rows of raceways are formed on the outer peripheral surface; A first cylindrical member disposed around the ball screw shaft and having an end portion in which one end portion of the ball screw nut is spline-fitted so as not to rotate with each other; Multiple rows of balls rolling on multiple rows of ball screw nuts; The ball screw nut and the first cylindrical member include a second cylindrical member that is rotatably supported via a plurality of rows of balls.
  • the ball screw nut is spline-fitted to the first cylindrical member, a connecting nut that is conventionally required to connect them is not necessary.
  • two rows of ball bearing raceways are formed on the outer peripheral surface of the ball screw nut, and the inner ring of the ball bearing is integrated with the ball screw nut. Nuts are no longer required.
  • the ball screw device can be made smaller and lighter, and the inertial force of the rotating part is reduced. Further, since the connecting nut and the inner ring fixing nut are not required, caulking of the nut is not required, and the assembly man-hour is reduced.
  • the rotor of the motor is formed on the first cylindrical member, and the stator of the motor is formed on the second cylindrical member.
  • the first cylindrical member is a rotor forming member.
  • the second cylindrical member includes a housing that is fixed to a fixed part such as a vehicle body to support the outer ring of the ball bearing, and a stator forming member that is fixed to the housing.
  • the ball screw device of the present invention it is possible to reduce the number of parts, reduce the size, reduce the weight, reduce the assembly man-hours, and reduce the inertial force of the rotating part.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one side of a center line of a main part of a ball screw device showing an embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic damper of a vehicle.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of one side of a center line of a main part of a ball screw device used in a conventional electromagnetic damper.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the main part of the ball screw device, and shows only one side of the center line as in the case of FIG. In FIG. 1, the same parts as those of the conventional example of FIG.
  • the ball screw device is fixed to the vehicle body 4 and the ball screw shaft 20, the ball screw nut 21 through which the ball screw shaft 20 is passed, the cylindrical rotor forming member 22 connected to the ball screw nut 21 so as not to rotate with each other
  • a cylindrical housing 5 and a cylindrical stator forming member 6, and a double-row ball bearing 25 that rotatably supports a ball screw nut 21 with respect to the housing 5 are provided.
  • the rotor forming member 22 constitutes a first cylindrical member.
  • the housing 5 and the stator forming member 6 constitute a second cylindrical member.
  • the housing 5 and the stator forming member 6 are fixed to the vehicle body 4 by bolts 10 as in the case of the conventional example of FIG.
  • the spline teeth 26 and 27 corresponding to each other are formed on the outer peripheral surface of the upper end portion of the ball screw nut 21 and the inner peripheral surface of the lower end portion of the rotor forming member 22.
  • the screw nut 21 and the rotor forming member 22 are spline-fitted.
  • the bearing 25 is composed of an outer ring 28 and two rows of balls 29, and the inner ring of the bearing 25 is integrated with the ball screw nut 21.
  • the outer ring 28 of the bearing 25 is fitted to the inner periphery of a portion near the lower end of the housing 5, and is fixed to the housing 5 by an outer ring fixing nut 30 that is screwed to the inner thread of the lower end portion of the housing 5.
  • Two rows of tracks 31 and 32 are formed on the outer peripheral surface of the ball screw nut 21 and the inner peripheral surface of the outer ring 28, respectively, and balls 29 are interposed between the corresponding tracks 31 and 32.
  • stator forming member 6 is formed with a motor stator
  • rotor forming member 22 is formed with a motor rotor.
  • the lower end portion of the ball screw shaft 20 is connected to the axle side of the vehicle.
  • the vertical movement of the ball screw shaft 20 is converted into the rotation of the ball screw nut 21, and the rotor forming member 22 and the rotor formed thereon rotate together with the ball screw nut 21.
  • the motor gives a damping force, the vertical movement of the ball screw shaft 20 is damped.
  • the ball screw nut 21 is rotated by the movement of the ball screw shaft 20, but the ball screw shaft 20 is moved up and down by rotating the ball screw nut 21 with a motor. You can also.
  • This invention can be applied to other than the electromagnetic damper of the vehicle. Further, the ball screw device of the present invention can be applied both when the ball screw shaft rotates and when the ball screw nut rotates.
  • the configuration of the ball screw device is not limited to that of the above embodiment, and can be changed as appropriate.

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Abstract

　ボールねじ軸が通されたボールねじナットが、ボールねじ軸の周囲に配置された第１の円筒状部材に互いに回転しないように連結され、ボールねじナットおよび第１の円筒状部材が、２列の玉を有する玉軸受を介して第２の円筒状部材に回転自在に支持されている。ボールねじナットの一端部が第１の円筒状部材の一端部にスプライン嵌合され、ボールねじナットの外周面に、玉軸受の２列の軌道が形成されている。

Description

ボールねじ装置
　この発明は、車両の電磁ダンパなどに使用されるボールねじ装置に関する。
　ボールねじ装置を使用した電磁ダンパとして、特開２００５－２６４９９２号公報に記載されたものが知られている。
　この電磁ダンパのボールねじ装置は、ボールねじ軸が通されたボールねじナットが、ボールねじ軸の周囲に配置された回転筒体に互いに回転しないように連結され、ボールねじナットが玉軸受を介して支持筒体に回転自在に支持され、支持筒体に、減衰力を付与するモータのステータが設けられ、回転筒体がこのモータのロータを形成しているものである。
　また、このような電磁ダンパに使用されるボールねじ装置として、図２のようなものが知られている。
　図２において、ボールねじ装置は、ボールねじ軸1、ボールねじ軸1が通されたボールねじナット2、ボールねじナット2に互いに回転しないように連結された円筒状のロータ形成部材3、車体4に固定された円筒状のハウジング5および円筒状のステータ形成部材6、ならびにハウジング5に対してロータ形成部材3を回転支持する２個のアンギュラ玉軸受7、8を備えている。
　ハウジング5の下側部分が、車体4の円形穴9にはめられている。ハウジング5は、上寄りの部分の外周に外向きフランジ5aを有し、このフランジ5aの部分において、ボルト10により車体4に固定されている。ステータ形成部材6は、下端部に外向きフランジ6aを有し、このフランジ6aの部分が上記のボルト10によりハウジング5のフランジ5aの上端面に固定されている。
　ボールねじナット2の外周の下寄りの部分に、外向きフランジ2aが形成されている。ロータ形成部材3の下端部が、ボールねじナット2の外周のフランジ2aより上側の部分に互いに回転しないようにはめられ、ロータ形成部材3の下端面がフランジ2aの上端面に当接されている。軸受7、8は背面組合わせにされており、これらの内輪7a、8aがロータ形成部材3の下端部寄りの部分の外周にはめられて、ロータ形成部材3の下端部のおねじ部にねじはめられた内輪固定用ナット11によりロータ形成部材3に固定されている。連結用ナット12がボールねじナット2の下端部外周にはめられて、その外周部のおねじ部がボールねじナット2の内周部のめねじ部にねじはめられ、これにより、ボールねじナット2とロータ形成部材3が連結されている。軸受7、8の外輪7b、8bがハウジング5の下端寄りの部分の内周にはめられ、ハウジング5の下端部内周のめねじ部にねじはめられた外輪固定用ナット13によりハウジング5に固定されている。
　図示は省略したが、ステータ形成部材6にはモータのステータが形成され、ロータ形成部材3にはモータのロータが形成されている。また、ボールねじ軸1の下端部は車両の車軸側に連結される。
　車両の電磁ダンパでは、ボールねじナットを含む回転部分の慣性力低減のために、小型化、軽量化が要求される。
　ところが、上記のボールねじ装置では、ボールねじナットとロータ形成部材の連結や軸受の内外輪の支持のためにいくつかのナットが必要で、部品点数が多くなり、小型化、軽量化が困難である。また、ボールねじナットの回転速度が速いため、ナットが緩む可能性があり、それを防止するために、ナットのかしめなどの措置が必要になり、その分、組立て工数が多くなる。
　この発明の目的は、上記の問題を解決し、部品点数を少なくして、小型化、軽量化、組立て工数の低減が可能なボールねじ装置を提供することにある。
　この発明によるボールねじ装置は、
　ボールねじ軸と、
　ボールねじ軸が通され、外周面に複数列の軌道が形成されたボールねじナットと、
　ボールねじ軸の周囲に配置され、互いに回転しないようにボールねじナットの一端部がスプライン嵌合された端部を有する第１の円筒状部材と、
　ボールねじナットの複数列の軌道上を転動する複数列の玉と、
　ボールねじナットおよび第１の円筒状部材が複数列の玉を介して回転自在に支持されている第２の円筒状部材と
　を備えることを特徴とする。
　ボールねじナットが第１の円筒状部材にスプライン嵌合されているので、これらを連結するために従来必要であった連結用ナットが不要になる。さらに、ボールねじナットの外周面に玉軸受の２列の軌道が形成されて、玉軸受の内輪がボールねじナットと一体化されているため、内輪が不要になり、従来必要であった内輪固定用ナットが不要になる。
　このため、部品点数が少なくなり、ボールねじ装置の小型化、軽量化が可能で、回転部分の慣性力が低減される。また、連結用ナットおよび内輪固定用ナットが不要になることで、ナットのかしめが不要となり、組立て工数が低減される。
　この発明のボールねじ装置において、たとえば、第１の円筒状部材にモータのロータが形成され、第２の円筒状部材にモータのステータが形成されている。
　このようにすれば、電磁ダンパのボールねじ装置として使用することができる。
　たとえば、第１の円筒状部材がロータ形成部材である。
　たとえば、第２の円筒状部材が、車体などの固定部分に固定されて玉軸受の外輪を支持するハウジングと、ハウジングに固定されたステータ形成部材とを備えている。
　この発明のボールねじ装置によれば、上記のように、部品点数を少なくして、小型化、軽量化、組立て工数の低減が可能であり、回転部分の慣性力を低減することができる。
図１は、この発明を車両の電磁ダンパに適用した実施形態を示すボールねじ装置の主要部の中心線の片側の縦断面図である。 図２は、従来の電磁ダンパに使用されるボールねじ装置の主要部の中心線の片側の縦断面図である。
符号の説明
5 　　ハウジング(第２の円筒状部材)
6 　　ステータ形成部材（第２の円筒状部材）
20　　ボールねじ軸
21　　ボールねじナット
22　　ロータ形成部材（第１の円筒状部材）
25　　複列玉軸受
26、27　　スプラインの歯
29　　玉
31　　軌道
　以下、図１を参照して、この発明を車両の電磁ダンパに適用した実施形態について説明する。
　図１はボールねじ装置の主要部の縦断面図であり、図２の場合と同様、中心線の片側だけを示している。図１において、図２の従来例の場合と同じ部分には同一の符号を付している。
　ボールねじ装置は、ボールねじ軸20、ボールねじ軸20が通されたボールねじナット21、ボールねじナット21に互いに回転しないように連結された円筒状のロータ形成部材22、車体4に固定された円筒状のハウジング5および円筒状のステータ形成部材6、ならびにハウジング5に対してボールねじナット21を回転支持する複列玉軸受25を備えている。ロータ形成部材22は、第１の円筒状部材を構成している。ハウジング5とステータ形成部材6により、第２の円筒状部材が構成されている。
　ハウジング5およびステータ形成部材6は、図２の従来例の場合と同様に、ボルト10により車体4に固定されている。
　ボールねじナット21の上端部外周面およびロータ形成部材22の下端部内周面に、互いに対応するスプラインの歯26、27が形成されており、これらの歯26、27同士をはめ合わせることにより、ボールねじナット21とロータ形成部材22がスプライン嵌合されている。
　軸受25は、外輪28と２列の玉29とから構成され、軸受25の内輪はボールねじナット21に一体化されている。軸受25の外輪28は、ハウジング5の下端寄りの部分の内周にはめられ、ハウジング5の下端部内周のめねじ部にねじはめられた外輪固定用ナット30によりハウジング5に固定されている。ボールねじナット21の外周面および外輪28の内周面に、それぞれ、２列の軌道31、32が形成され、対応する軌道31、32の間に玉29が介在させられている。
　図示は省略したが、図２の従来例の場合と同様、ステータ形成部材6にはモータのステータが形成され、ロータ形成部材22にはモータのロータが形成されている。また、ボールねじ軸20の下端部は車両の車軸側に連結される。
　上記の電磁ダンパのボールねじ装置において、ボールねじ軸20の上下動がボールねじナット21の回転に変換されて、ボールねじナット21とともにロータ形成部材22およびそれに形成されたロータが回転し、この回転に対してモータが減衰力を与えることにより、ボールねじ軸20の上下動が減衰される。
　上記の例では、ボールねじ軸20の移動によりボールねじナット21が回転するようになっているが、モータでボールねじナット21を回転させることによりボールねじ軸20を上下に移動させるようにすることもできる。
　この発明は、車両の電磁ダンパ以外にも適用することができる。また、この発明のボールねじ装置は、ボールねじ軸が回転する場合にも、ボールねじナットが回転する場合にも適用することができる。
　ボールねじ装置の構成は、上記実施形態のものに限らず、適宜変更可能である。

Claims (2)

  1. 　ボールねじ軸と、
    　ボールねじ軸が通され、外周面に複数列の軌道が形成されたボールねじナットと、
    　ボールねじ軸の周囲に配置され、互いに回転しないようにボールねじナットの一端部がスプライン嵌合された端部を有する第１の円筒状部材と、
    　ボールねじナットの複数列の軌道上を転動する複数列の玉と、
    　ボールねじナットおよび第１の円筒状部材が複数列の玉を介して回転自在に支持されている第２の円筒状部材と
    　を備えることを特徴とするボールねじ装置。
  2. 　第１の円筒状部材にモータのロータが形成され、第２の円筒状部材にモータのステータが形成されていることを特徴とする請求項１のボールねじ装置。
PCT/JP2009/050355 2008-01-15 2009-01-14 ボールねじ装置 WO2009090952A1 (ja)

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US12/735,354 US20100275711A1 (en) 2008-01-15 2009-01-14 Ball screw device
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Application Number Priority Date Filing Date Title
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PCT/JP2009/050355 WO2009090952A1 (ja) 2008-01-15 2009-01-14 ボールねじ装置

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EP (1) EP2233789A4 (ja)
JP (1) JP2009168093A (ja)
WO (1) WO2009090952A1 (ja)

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