JP2003194174A

JP2003194174A - 自動車用のボールねじ

Info

Publication number: JP2003194174A
Application number: JP2001330225A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Kawada; 大作川田; Minao Umeda; 三奈生梅田
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】電動アクチュエータに組み込まれるボールねじ
に対して、簡単な方法で曲げ力を吸収して、ボールねじ
を構成するボールなどに軸方向の荷重が均等に作用する
ようにして、繰り返し荷重に対して高強度で、耐久性の
あるボールねじを安価に提供することである。【解決手段】ねじ軸と、該ねじ軸に螺合するナットとか
らなり、上記ねじ軸の回転に対して、上記ナットが軸方
向にスライドすることによって、モータの回転運動を直
線運動に変換させる手段としてボールねじを組み込む自
動車用の電動アクチュエータにおいて、上記ナットの内
周面と上記ねじ軸の外周面との間に形成されるボール移
動用のボール循環露を備えるとともに、上記ナット内周
面と上記ねじ軸外周面を接触させることにより、ボール
ねじに加わる曲げ力を吸収するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車の電動式
ディスクブレーキやトランスミッション等の自動制御に
係わる電動アクチュエータのうち、特にボールねじの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車業界では、省エネ、環境保
護、安全性、快適性などの観点から、各種制御にコンピ
ュータ処理が採用されている。その場合、コンピュータ
処理で使用される制御信号は、自動車の各部、例えばト
ランスミッションや電動式ディスクブレーキなどを最適
に駆動させるため、電動アクチュエータのモータの回転
を制御するようになっている。

【０００３】この電動アクチュエータは、通常、モータ
の回転とねじを組み合わせることによって制御される。
すなわち、用途に応じて、ねじの種類が使い分けられ
る。自動車用の機器や部品は、一般に、サイズを小さく
して、コンパクトにすることが要求される。そのため、
高効率で、小出力モータで駆動させることができるボー
ルねじが、電動アクチュエータに採用される。

【０００４】一般に、電動アクチュエータは、モータの
回転軸にボールねじを設け、該ボールねじにより、モー
タの回転運動を直線運動に変換するようになっている。
すなわち、ボールねじを構成するねじ軸とナットは、ボ
ールを介して係合していて、モータの回転によって、ね
じ軸の回転がナットを軸方向にスライドさせるようにな
っている。このナットには、通常、出力軸が一体に取り
付けられ、出力軸の端部に突設する連結ピンを介して、
トランスミッションや電動式ディスクブレーキなどに伝
動するためのアームなどを作動させるようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なボールねじ機構では、電動アクチュエータの出力軸の
直線方向の駆動力を、連結ピンを介して、アームに伝達
する際に、連結ピンを外方に押圧する力が作用する。そ
のため、連結ピンで反力が発生して、ボールねじ部分
に、曲げ方向の力が作用して、ナットとねじ軸との間
に、僅かな相対変位が生じてしまう。その結果、ねじ軸
とナット間に配されたボール列のうち、ナット両端面側
に位置した状態のボールは、内部側のボールに比べ、負
荷が過大になり、ボールねじの各部で摩耗や破損が生じ
て、耐久性を損ねるという問題があった。

【０００６】そのため、例えば、特開平９−３２７１４
９号公報に開示されるように、ボールねじ機構により、
電動モータの回転運動を直線運動に変換するようにした
電動アクチュエータにおいて、ボールねじに、低剛性の
ねじりばね機構を設け、電動モータに発生する衝撃力を
緩和するようにしたものは知られている。

【０００７】しかし、上記機構は、トーションバーとし
ての連結ロッドの一端をモータ本体（減速機）側に、他
端をねじ軸の端部に結合したものであり、ねじ軸の回転
方向の衝撃力を緩和するものであって、ねじ軸の軸方向
に作用する衝撃力を緩和するものではない。すなわち、
上記連結ピンからの反力に対して、ボールねじ部分に生
じる曲げ力を緩和するものでなく、本質的な解決策では
ない。

【０００８】そこで、本発明の目的は、電動アクチュエ
ータに組み込まれるボールねじに対して、簡単な方法で
曲げ力を吸収し、ボールねじを構成するボールなどに軸
方向の荷重が均等に作用するようにして、繰り返し荷重
に対して高強度で、耐久性のあるボールねじを安価に提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、自動車用の電
動アクチュエータで使用されるボールねじに関して、本
発明の上記目的は、ねじ軸と、該ねじ軸に螺合するナッ
トとからなり、上記ねじ軸の回転に対して、上記ナット
が軸方向にスライドすることによって、モータの回転運
動を直線運動に変換させる手段としてボールねじを組み
込む自動車用の電動アクチュエータにおいて、上記ナッ
トの内周面と上記ねじ軸の外周面との間に形成されるボ
ール移動用のボール循環路を備えるとともに、上記ナッ
ト内周面と上記ねじ軸外周面を接触させることにより、
効果的に達成される。

【００１０】また、上記目的は、上記ナットと上記ねじ
軸との間に、弾力性を備えた摩擦係数の小さなブッシュ
部材を設けることによって、より効果的に達成される。
さらに、上記目的は、上記ブッシュ部材を、上記ねじ軸
と上記ナットとの間で、上記ボールねじの両側にそれぞ
れ一対設けることにより、より一層効果的に達成され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る電動アクチュエータ
の構成を概略的に示す図である。同図において、１はモ
ータ本体であり、該モータ本体１のハウジング２の側面
から外方に回転軸３が延びている。この回転軸３は、ボ
ールベアリング４により回転自在に支持され、ボールベ
アリング４位置から外方に向けて、ねじ軸５を一体に形
成している。

【００１３】また、上記ねじ軸５には、ナット部材６が
配されていて、該ナット部材６のねじ溝内に、ループ状
に連なる一連のボール７、７、・・・を介して、外周面
にねじ溝が形成されたねじ軸５が挿入されている。

【００１４】また、上記ナット部材６には、上記回転軸
３の軸方向に沿って外方に向けて、出力軸部材８が一体
に取り付けられている。この出力軸部材８の先端には、
連結ピン９が突設されている。

【００１５】一方、図示しないトランスミッションや電
動式ディスクブレーキなどに連動する伝動軸１０には、
操作アーム１１が揺動自在に取り付けられていて、該操
作アーム１１の先端には、長孔状のスライド溝１２が形
成され、連結ピン９に係合するようになっている。これ
により、出力軸部材８の軸方向移動が、連結ピン９およ
び操作アーム１１を介して、伝動軸１０を揺動させるよ
うになっている。

【００１６】そして、上記ねじ軸５とナット部材６の間
には、ループ状に連なる複数のボール７，７，・・・と
ともに、ボールねじ機構１３が形成されている。よっ
て、ねじ軸５が回転すると、ねじ軸５の回転力は、ボー
ル７を介してナット部材６に伝達され、ナット部材６は
軸方向に移動する。これにより、ねじ軸５の回転運動
は、ナット部材６、すなわち出力軸部材８の直線運動に
変換されることになる。

【００１７】ここで、出力軸部材８が、図２に示すよう
に、外方（図１左側）に距離Ｌだけ移動すると、連結ピ
ン９には、矢印Ａ方向の押圧力が生じて、操作アーム１
１を所定角度ａだけ揺動させる。そして、出力軸部材８
の移動が止まると、連結ピン９には、運動エネルギに基
づく反力が発生して、矢印Ｎで示すように、ねじ軸５側
に曲げの力が生じる。

【００１８】そのため、本実施例では、図３に示すよう
に、ねじ軸５とナット部材６の間で、ボール７、７，・
・・の挿入部分以外の当接位置で、ねじ軸５の外径を、
ナット部材６の内径に等しくするように設計し、両者を
密に接触させるようにした。これにより、ねじ軸５とナ
ット部材６によって形成されるボールねじ機構の剛性を
高め、曲げに対する強度を大きくした。

【００１９】また、図４に示すように、ねじ軸５とナッ
ト部材６の間で、ボール７，７，・・・の挿入部分以外
の当設位置より外方であって、ねじ軸５とナット部材６
の間に、弾力性を備えた円環状のブッシュ部材１４を装
着した。このブッシュ部材１４は、例えばシリコンや四
弗化エチレン等の耐熱性に優れ、摩擦係数の小さな部材
が用いられる。これにより、ボールねじ機構に生じる曲
げの力をより一層吸収することができる。

【００２０】さらに、図５に示すように、上記ブッシュ
部材１４を、ボール７，７，・・・の挿入部分の両側で
あって、ねじ軸５とナット部材６の間に装着した。これ
により、ボールねじ機構に生じる曲げの力を吸収するこ
とができる。

【００２１】従って、上記実施例では、モータが駆動し
て、ねじ軸５が回転すると、ボールねじ機構１３によ
り、ナット部材６が軸方向にスライドする。そして、出
力軸部材８が移動して、連結ピン９を介して、操作アー
ム１１を揺動させる。その際、出力軸部材８のストロー
クエンドに達すると、連結ピン９から反力が発生して、
ボールねじ機構１３に、曲げ力が作用するが、ねじ軸５
の外径がナット部材６の内径に等しく設計されているた
め、ボールねじ機構１３のボール部分には均等な荷重が
作用する。その結果、ボールの定格疲れ寿命が延び、信
頼性および耐久性が向上する。

【００２２】しかも、ねじ軸５とナット部材６の間に
は、弾力性を有する円環状の摩擦係数の小さなブッシュ
部材１４が配されているので、該ブッシュ部材１４によ
り曲げ方向の力を吸収することができ、ボールねじ機構
１３の各ボール７に、大きな荷重が発生しない。そのた
め、ボールねじ機構１３の信頼性および耐久性がより一
層向上する。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るボールねじ
によると、ねじ軸５やナット部材６の製造精度を高め、
ナット内周面とねじ軸外周面を密に接触させるととも
に、両者の間に、ブッシュ部材１４を装着するだけで、
ボール７などに均等な荷重が作用するようにした。その
ため、大幅な改良が不要であり、簡単な構成で、ボール
７の定格疲れ寿命を延ばし、安価に、ボールねじ機構１
３の信頼性および耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動アクチュエータの全体構成を概略的に示す
図である。

【図２】モータからトランスミッションへの伝動機構を
説明する図である。

【図３】ボールねじ機構におけるねじ軸とナット部材の
間の状態を示す図である。

【図４】ボールねじ機構におけるねじ軸とナット部材の
間にブッシュ部材を装着した状態を示す図である。

【図５】ボールねじ機構におけるねじ軸とナット部材の
間に一対のブッシュ部材を装着した状態を示す図であ
る。

【符号の説明】

１モータ本体５ねじ軸６ナット部材７ボール８出力軸部材１３ボールねじ機構１４ブッシュ部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 25/24 Ｆ１６Ｈ 25/24 ＨＺＦターム(参考） 3J062 AA02 AA18 AB22 AC07 BA14 BA16 CD04 CD22 CD34 CD45 CD54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ねじ軸と、該ねじ軸に螺合するナットとか
らなり、上記ねじ軸の回転に対して、上記ナットが軸方
向にスライドすることによって、モータの回転運動を直
線運動に変換させる手段としてボールねじを組み込む自
動車用の電動アクチュエータにおいて、上記ナットの内
周面と上記ねじ軸の外周面との間に形成されるボール移
動用のボール循環路を備えるとともに、上記ナット内周
面と上記ねじ軸外周面を接触させることにより、ボール
ねじに加わる曲げ力を吸収するようにしたことを特徴と
する自動車用のボールねじ。
【請求項２】上記ナットと上記ねじ軸との間に、弾力性
を備えた摩擦係数の小さなブッシュ部材を設けて、外部
から加えられる曲げ力を吸収するようにした請求項１に
記載の自動車用のボールねじ。
【請求項３】上記ブッシュ部材は、上記ねじ軸と上記ナ
ットとの間で、上記ボールねじの両側にそれぞれ一対設
けるようにした請求項２に記載の自動車用のボールね
じ。