JP2007040397A - ボールねじ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
簡素な構成で、組付性を向上させることができるボールねじ機構を提供する。
【解決手段】
取り付け部材１１は、ナット４の円筒状の孔４ｄに係合する円筒面１１ｈを有するので、その円筒面１１ｈを円筒状の孔４ｄに係合させるのみで、取り付け部材１１とナット４との位置決めができ、それにより容易に組み付けを行うことができる。又、取り付け部材１１がケース１の案内溝１ｅからナット４の回転方向の力を受けたとき、かかる力の一部は、円筒状の孔４ｄにより受けられるので、取り付け部材１１を固定するねじ１２などの負担を減らすことができ、より細径のねじを用いることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構に関するものである。

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。

しかるに、ボールねじ機構において、モータなどによりねじ軸を回転させる場合には、ナットをハウジングに対して非回転とし、軸線方向にのみ移動可能とさせる使われ方が多い。かかる場合、例えば特許文献１に開示されたボールねじ機構においては、ナットに取り付けたチューブ押さえを、ハウジングの溝に係合させることによって回り止めを実現している。
米国特許第５５０１１１８号明細書

しかるに、特許文献１に記載の従来技術においては、チューブ押さえの平坦な面が、ハウジングの平坦な溝と係合しているので、それらの組み付け時に位置合わせが必要となり、ボルトを螺合させるねじ孔を探すのに手間取るなどして組付性が悪いという問題がある。又、チューブ押さえがハウジングより受けるナットの回転方向の力は、チューブ押さえを取り付けるためのねじにより負担されるので、大径のねじを用いる必要があり、構成の大型化を招くという問題もある。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成で、組付性を向上させることができるボールねじ機構を提供することを目的とする。

本発明のボールねじ機構は、
凹部を有するハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
外周に円筒状の孔を有し、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へとボールを戻す循環部材と、
前記循環部材を前記ナットに固定する取り付け部材と、を有し、
前記取り付け部材は、前記円筒状の孔に係合する円筒面を有し、前記ナットに組み付けた状態で前記ナットの半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっていることを特徴とする。

本発明のボールねじ機構によれば、前記取り付け部材は、前記円筒状の孔に係合する円筒面を有するので、前記円筒面を前記円筒状の孔に係合させるのみで、前記取り付け部材と前記ナットとの位置決めができ、それにより容易に組み付けを行うことができる。又、前記取り付け部材が前記ハウジングから前記ナットの回転方向の力を受けたとき、かかる力の一部は、前記円筒状の孔により受けられるので、前記取り付け部材を固定するねじなどの負担を減らすことができる。更に、前記取り付け部材は、前記ナットに組み付けた状態で前記ナットの半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっているので、前記ハウジングに対して前記ナットの回り止めを図ることができ、別個に回り止めを設ける必要がなく、簡素な構成のボールねじ機構が提供される。なお、「円筒状の孔」とは、完全な円筒状ではなく、円筒面の少なくとも一部を有していれば足りる。

更に、前記円筒面を前記円筒状の孔に係合させた後、前記取り付け部材と前記循環部材との組付け位置の位相を合わせる必要があるが、前記取り付け部材が前記円筒状の孔に係合したときに、組付け位置の位相を合わせる手段を有すると、かかる組付け位置の位相を自動的に合わせ込むことができ、更に組付性が向上する。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態であるボールねじ機構を組み込んだシリンダ装置の断面図である。図２は、図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図３は、取り付け部材の下面図（ａ）、その側面図（ｂ）、その上面図（ｃ）である。図４は、チューブと取り付け部材をナットより分解した状態で示す斜視図である。

図１に示すシリンダ装置において、円筒状のケース（ハウジングともいう）１は、その内部に、ボールねじ機構を収容する空洞部１ａと、等しい径のシリンダ部１ｂと、シリンダ部１ｂに連通する流体入口１ｃ（図５，６）及び流体出口１ｄとを有している。尚、流体入口１ｃには、流体の侵入のみを許容するチェックバルブ、流体出口１ｄには、流体の排出のみを許容するチェックバルブが設けられていると好ましい。ケース１の内周面には、軸線方向に延在する案内溝（凹部）１ｅが形成されている。

ケース１内の空洞部１ａには、一端（図１で左端）を、ケース１の外部のモータ（不図示）に接続されたねじ軸２が延在している。ねじ軸２の外周面には、雄ねじ溝２ａと、丸軸部２ｂと、それらの間に配置されたフランジ部２ｃとが形成されている。丸軸部２ｂの外周には軸受１０の内輪が嵌合し、フランジ部２ｃに、その内方端（図１で右端）を突き当てている。また軸受１０の外輪の外方端（図１で左端）は、ケース１の空洞部１ａにはめ込まれた止め輪３に当接している。従って、ねじ軸２は、ケース１に対して軸受１０により回転自在に支持されているが、軸線方向に移動不能となっている。

尚、軸受１０の外輪の内方端（図１で右端）と、ケース１の段部１ｇとの間には、間座８が挟持されており、それに隣接して板ばね（緩衝部材）９が設けられている。軸受１０、間座８は、止め輪３によりケース１に取り付けられている。

一方、ケース１に対して後述するようにして軸線方向のみ移動可能に支持された円筒状のナット４は、ねじ軸２を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝４ａを形成している（図２参照）。複数のボール５が、対向する両ねじ溝２ａ、４ａ間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ねじ軸２と、ナット４と、ボール５とでボールねじ機構を構成する。

ナット４の外周には、円管をコ字状に折り曲げてなるチューブ４ｃが取り付けられている。循環部材であるチューブ４ｃは、取り付け部材１１により、ナット４に対して螺合するねじ１２を用いて固定されており、ボールねじ機構の動作時に、両ねじ溝２ａ、４ａ間に形成された螺旋状の転走路の一端から他端へと、ボール５を戻す機能を有する。

取り付け部材１１は、図３に示すように、円筒状の本体１１ａからなり、その下面中央に、チューブ４ｃの外周面に係合することで位置決めできる円筒状（山形でも良い）の係合面１１ｂを備えている。又、ねじ１２を挿通するための貫通孔１１ｃを２つ、軸線に平行に設けている。各貫通孔１１ｃの上面側には、座繰り部１１ｄが形成されている（図３（ｃ）参照）。従って、本体１１の外周面（円筒面）１１ｈは、係合面１１ｂや座繰り部１１ｄを設けているために、一部が切り欠かれた円筒形状となっている（図３（ｂ）参照）。

一方、ナット４の外周には、図４に示すように、取り付け部材１１の外径にほぼ等しい内径の円筒状の孔４ｄが形成され、その底面には、２つの貫通したチューブ取り付け孔４ｅと、２つのねじ孔４ｆとが形成されている。組み付け時には、チューブ４ｃの両端を、チューブ取り付け孔４ｅに挿入し、その半径方向外方から、取り付け部材１１を接近させ、外周面１１ｈを円筒状の孔４ｄに嵌合させる。このとき、取り付け部材１１が組付け位置の位相に合致していなかったとしても、円筒状の孔４ｄ内で回転させると、チューブ４ｃの外周面が、取り付け部材１１の下面の係合面１１ｂに係合するようになり、それにより組付け位置の位相を容易に合わせることができる。即ち、チューブ４ｃの外周面と、係合面１１ｂとで組付け位置の位相を合わせる手段を構成する。

取り付け部材１１を、組付け位置の位相に合致させた状態では、２本のねじ１２を貫通孔１１ｃにそれぞれ挿通するだけで、ねじ孔４ｆに螺合可能な状態となり、組付性が向上する。ねじ１２を締め付けることで、取り付け部材１１は、チューブ４ｃをナット４に対して所定位置に保持できるようになっている。

取り付け部材１１と案内溝１ｅの側面とのスキマΔは、例えば０．３±０．１ｍｍ程度であると、案内溝１ｅに沿って取り付け部材１１が軸線方向に移動する際に、競り合いが抑制され、また騒音なども抑制できるので好ましい。取り付け部材１１が金属製である場合、ねじ１２の頭部近傍の部位をカシメることで塑性変形させ、緩み止めとすれば好ましい。ただし、取り付け部材１１は樹脂製（金属の表面に樹脂を被覆したものも含む）でも良い。

ナット４の図１で右端には、一端を閉止した中空円筒状のピストン部材６が取り付けられている。ピストン部材６の内部には、ねじ軸２が出し入れ自在の構成となっている。ピストン部材６の外周面は、ケース１のシリンダ部１ｂの内周に密着嵌合し、それに対して摺動自在となっている。ピストン部材６の右端近傍に形成された周溝６ａ内には、Ｏ−リング７が配置され、シリンダ部１ｂ内に充填された流体が、ピストン部材６とシリンダ部１ｂとの間を通過して空洞部１ａ側に漏れないように機能している。

図５，６は、シリンダ装置の動作を示す図である。かかるシリンダ装置は、例えば車両等の制動時に、ブレーキ液を押し出すためなどに用いることができる。

本実施の形態の動作を説明すると、不図示のモータによりねじ軸２が一方向に回転駆動されると、転走路を転動し且つチューブ４ｃを介して転走路の一端から他端へと循環するボール５により、かかる回転運動がナット４の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結されたピストン部材６が、図５に示すように、軸線方向左方へと移動する。ねじ軸２の一方向への回転運動は、ナット４の同方向への回転運動も引き起こすが、かかる方向において対向し合う取り付け部材１１の外周面と案内溝１ｅの一側面１ｈとが当接し合うことで、ナット４の回り止めが達成され、且つ一側面１ｈに沿って取り付け部材１１が摺動することにより、ナット４の軸線方向移動が案内されることとなる。このとき、ケース１の流体入口１ｃからシリンダ部１ｂ内へと外部の流体が吸引される。尚、万が一ナット４がオーバーランした場合、まず板ばね９に当接し、これを弾性変形させるので、その緩衝機能によりナット４の衝突エネルギーが吸収されることから、ナット４やケース１の破損を抑制できる。

ナット４がストローク端まで移動した後、不図示のモータによりねじ軸２が逆方向に回転駆動されると、同様に回転運動がナット４の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結されたピストン部材６が、図６に示すように、軸線方向右方へと移動する。同様に、ねじ軸２の逆方向への回転運動は、ナット４の同方向への回転運動も引き起こすが、かかる方向において対向し合う取り付け部材１１の外周面と案内溝１ｅの他側面１ｆとが当接し合うことで、ナット４の回り止めが達成され、且つ他側面１ｆに沿って取り付け部材１１が摺動することにより、ナット４の軸線方向移動が案内されることとなる。このとき、ケース１の流体入口１ｄから外部へとシリンダ部１ｂ内の流体を排出できる。従って、流体入口１ｄに、ブレーキ装置のホイールシリンダ等に接続することで、かかるブレーキ装置を作動させることができる。

本実施の形態によれば、取り付け部材１１は、ナット４の円筒状の孔４ｄに係合する円筒面１１ｈを有するので、その円筒面１１ｈを円筒状の孔４ｄに係合させるのみで、取り付け部材１１とナット４との位置決めができ、それにより容易に組み付けを行うことができる。又、取り付け部材１１がケース１の案内溝１ｅからナット４の回転方向の力を受けたとき、かかる力の一部は、円筒状の孔４ｄにより受けられるので、取り付け部材１１を固定するねじ１２などの負担を減らすことができ、より細径のねじを用いることができる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば循環部材は、チューブに限らずコマのようなものでも良い。特にコマの場合、組付け位置の位相を合わせる手段は、例えば取り付け部材１１の下面に形成した凸部と、それに係合する円筒状の孔４ｄの凹部としてもよい。

本実施の形態であるボールねじ機構を組み込んだシリンダ装置の断面図である。 図１の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。 取り付け部材の下面図（ａ）、その側面図（ｂ）、その上面図（ｃ）である。 チューブと取り付け部材をナットより分解した状態で示す斜視図である。 シリンダ装置の動作を示す図である。 シリンダ装置の動作を示す図である。

符号の説明

１ ケース
１ａ 空洞部
１ｂ シリンダ部
１ｃ 流体入口
１ｄ 流体出口
１ｅ 案内溝
１ｆ 一側面
１ｇ 段部
１ｈ 他側面
２ ねじ軸
２ａ 雄ねじ溝
２ｂ 丸軸部
２ｃ フランジ部
３ 止め輪
４ ナット
４ａ 雌ねじ溝
４ｃ チューブ
４ｄ 円筒状の孔
４ｅ チューブ取り付け孔
４ｆ ねじ孔
５ ボール
６ ピストン部材
６ａ 周溝
７ Ｏ−リング
８ 間座
９ 板ばね
１０ 軸受
１１、１１’ 取り付け部材
１２ ねじ

Claims (2)

1. 凹部を有するハウジングと、
   外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
   外周に円筒状の孔を有し、前記ねじ軸を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝を形成したナットと、
   対向する両ねじ溝間に形成された転走路に沿って転動自在に配置された複数のボールと、
   前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へとボールを戻す循環部材と、
   前記循環部材を前記ナットに固定する取り付け部材と、を有し、
   前記取り付け部材は、前記円筒状の孔に係合する円筒面を有し、前記ナットに組み付けた状態で前記ナットの半径方向外方に延在し、前記ハウジングの凹部に係合可能となっていることを特徴とするボールねじ機構。
2. 前記取り付け部材が前記円筒状の孔に係合したときに、組付け位置の位相を合わせる手段を有することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
   
   

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