JP2014145465A - ボールねじ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ等の締結部材を用いることなく、ボールナットの回り止めを図りつつ、移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結されたボールねじ装置を提供すること。
【解決手段】ボールねじ装置５０は、第２ボディ９内に挿通されたねじ軸２２と、ねじ軸２２と複数のボール２３を介して螺合するボールナット２４と、ボールナット２４を包囲する包囲部３２を有するピストン２５と、ピストン２５に対するボールナット２４の、軸方向の移動および回転をそれぞれ規制するキー嵌合構造Ｋ１とを備えている。
【選択図】図１Ａ

Description

この発明は、ボールねじ装置に関する。

近年、ブレーキ装置として、従来の油圧式ブレーキ装置に代わり、電動ブレーキ装置の開発が進められている。この電動ブレーキ装置において、ディスクにパッドを押圧するための押付け力を発生させるためのアクチュエータに、ボールねじ装置が含まれている（特許文献１参照）。

特開２００７−１２６０３２号公報

このようなボールねじ装置において、ボールナットを、パッドに連結された移動体に軸方向に一体移動可能に設ける必要がある。また、移動体によって、ボールナットの回り止めを図る必要もある。
これらの課題を達成するために、移動体を、ねじ軸の先端に対向する底部と、ねじ軸の外周を包囲する円筒状の包囲部とを有する有底筒状に形成することが考えられる。そして、このような形状の移動体とボールナットとを、相対回り止めされかつ軸方向に一体移動可能に設けるために、移動体とボールナットとをねじ締結により連結させることが考えられる。具体的には、移動体の底部とナットの端面とをボルトで締結することが考えられる。

しかしながら、この場合、ナットの回転半径方向の肉厚寸法をボルトの直径よりも大きく確保する必要がある。そのため、ボールねじ装置の小型化を図る場合にはボルトが小サイズのものになり、その強度不足を補うためにボルトの本数を増やすことにより、部品点数が増加するおそれがある。
本発明は、このような背景の下でなされたもので、ねじ等の締結部材を用いることなく、ボールナットの回り止めを図りつつ、移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結されたボールねじ装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１に記載の発明は、筒状のハウジング（９）と、前記ハウジング内に挿通されたねじ軸（２２）と、前記ねじ軸と複数のボールを介して螺合するボールナット（２４）と、前記ボールナットを包囲する包囲部（３２）を有する移動体（２５）と、前記ボールナットの外周面に形成されたボールナット側キー溝（３５）、前記包囲部の内周面に形成された移動体側キー凹部（３３）、ならびに前記ボールナット側キー溝および前記移動体側キー凹部に跨って嵌るキー（３６；３６Ｃ）を有し、前記移動体に対する前記ボールナットの、軸方向の移動および回転をそれぞれ規制するキー嵌合構造（Ｋ１；Ｋ２）とを含む、ボールねじ装置（５０；１５０）である。

なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符合を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。
この構成によれば、ボールナット側キー溝および移動体側キー凹部にそれぞれ嵌り込むキーにより、ボールナットと移動体とが一体移動可能に設けられる。そして、移動体の軸方向の移動が許容されつつその回転が規制されている場合には、そのキー嵌合構造よりボールナットの回り止めも達成される。これにより、ボールナットの回り止めを図りつつ、移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結することができる。

請求項２に記載の発明は、前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴（３３）であり、前記キーにおいて前記ボールナット側キー溝に嵌り込んだ部分の深さ寸法（Ｗａ）は、前記移動体側キー凹部の底部から前記キーまでの間隔（Ｗｂ）よりも大きい、請求項１に記載のボールねじ装置（５０）である。
この構成によれば、ボールナット側キー溝からキーが抜けないので、キーとボールナットとの係合外れが防止される。これにより、ボールナットと移動体とを一体移動可能な状態に保持しておくことができる。

請求項３に記載の発明は、前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴であり、前記キー嵌合構造（Ｋ２）は、前記ハウジングの内周面に形成されたハウジング側溝（１３５）を含み、前記キー（３６Ｃ）が前記前記移動体側キー凹部を介して前記ハウジング側溝に嵌り込むことにより、前記ハウジングに対する前記移動体の軸方向の移動が許容されつつ、前記ハウジングに対する前記移動体の回転が規制される、請求項１に記載のボールねじ装置（１５０）である。

この構成によれば、ボールナット側キー溝および移動体側キー凹部にそれぞれ嵌り込んでいるキーがハウジング側溝にも嵌り込むことにより、移動体はハウジングによって、その軸方向の移動が許容されかつ回り止めが図られる。これにより、部品点数を減らしつつ、ボールナットの回り止めを図り、かつ移動体とボールナットとを軸方向に一体移動可能に連結することができる。

本発明の一実施形態に係るボールねじ装置が適用された電動ブレーキ装置の概略断面図であり、非制動時を示している。 図１Ａに示す電動ブレーキ装置の概略断面図であり、制動時を示している。 キー嵌合構造を示す分解斜視図である。 キー嵌合構造を示す要部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態に係るボールねじ装置が適用された電動ブレーキ装置の要部拡大断面図である。

以下では、本発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るボールねじ装置が適用された電動ブレーキ装置１の非制動状態の概略断面図である。図１Ｂは電動ブレーキ装置１の制動状態の概略断面図である。図１Ａおよび図１Ｂを参照して、電動ブレーキ装置１は、自動車等の車輪と一体回転するディスク２に摩擦による制動力を付与する装置である。

電動ブレーキ装置１は、たとえばナックル（図示しない）等に移動可能に支持されたフローティングタイプのキャリパ３と、ディスク２を挟んで配置され、キャリパ３によって互いに接近／離間可能に支持された第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５と、第１バックアッププレート４および第２バックアッププレート５にそれぞれ固定され、図１Ｂに示すようにディスク２の対応する側面をそれぞれ押圧可能な第１パッド６および第２パッド７とを備えている。

キャリパ３は、互いに固定された第１ボディ８および第２ボディ（ハウジング）９と、第２ボディ９に固定されたカバー１０とを備えている。第１ボディ８は、本体部８Ａと、本体部８Ａと架橋部８Ｂを介して連結された腕部８Ｃとを備えている。
第１バックプ
レート４は、本体部８Ａを挿通した支持孔１１に軸方向（後述するスラスト方向ＳＴに相当）に移動可能に支持された支軸１２の一端１２Ａに固定されている。支軸１２の他端１２Ｂにはピストン２５が固定的に取り付けられている。第２バックアッププレート５は、腕部８Ａに固定されている。第２ボディ９は、本体部８Ａに固定されている。第２ボディ９は、略円筒状をなし、アルミニウム材料を用いて形成されている。

キャリパ３は、両パッド６，７をディスク２に押圧して制動力を発生させる機能を果たす。具体的には、キャリパ３は、車輪軸方向Ｘ１に平行なスラスト方向ＳＴのスラスト力Ｆ（図１Ｂを参照）を発生する電動アクチュエータ１３と、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力Ｆをパッド６，７に伝達する伝達機構１４とを備える。
電動アクチュエータ１３は、第２ボディ９から延設された取付ステー１５に固定されたモータハウジング１６Ａと出力軸としての回転軸１６Ｂとを有する電動モータ１６と、電動モータ１６の回転出力を減速しつつ伝達するギヤ機構１７と、ギヤ機構１７を介して伝達される回転運動をスラスト方向ＳＴの直線運動に変換する運動変換機構としてのボールねじ機構１８とを備えている。

ギヤ機構１７は、回転軸１６Ｂの一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ１９と、駆動ギヤ１９に噛み合うアイドルギヤ２０と、アイドルギヤ２０に噛み合って中心軸線Ｃ１まわりに回転する被動ギヤ２１とを備えている。アイドルギヤ２０は第２ボディ９に回転可能に軸支されている。被動ギヤ２１は、次に述べるねじ軸２２に同軸に固定されている。カバー１０は、ギヤ機構１７を覆うようにして、第２ボディ９に固定されている。

ボールねじ機構１８は、入力部材としてのねじ軸２２と、ねじ軸２２にボール２３を介して螺合した出力部材としてのボールナット２４とを備えている。
ねじ軸２２は、具体的には、支持孔２７の内周に固定された転がり軸受３０に支持されている。これにより、ねじ軸２２が、その軸方向（スラスト方向ＳＴ）の移動が規制されつつ回転可能に設けられている。

ボールナット２４はピストン２５にキー嵌合構造Ｋ１によって連結されている。キー嵌合構造Ｋ１は、ピストン２５に対するボールナット２４の軸方向（スラスト方向ＳＴに沿う方向）の移動およびボールナット２４の回転をそれぞれ規制する。この実施形態では、ボールねじ機構１８とピストン２５とキー嵌合構造Ｋ１とによって、特許請求の範囲に記載のボールねじ装置５０が構成されている。

ピストン２５は有底筒状をなしている。ピストン２５は、支軸１２の他端１２Ｂに固定された底部３１と、ねじ軸２２の外周を包囲する円筒状の包囲部３２とを有している。包囲部３２の軸方向（スラスト方向ＳＴ）および周方向の途中部には、包囲部３２を厚み方向に貫通するピストン側キー穴（貫通穴）３３が形成されている。
また、包囲部３２の軸方向および周方向の途中部には、ピストン側キー穴３３とは異なる位置に、キー溝３８が形成されている。

ピストン２５は、包囲部３２の外周が第２ボディ９の内周と微小の間隔を隔てた状態で、第２ボディ９内に収容配置されている。第２ボディ９の内周には、軸方向に延びるキー溝３９が形成されている。キー溝３８，３９に嵌合されるキー４０によって、第２ボディ９に対するピストン２５の軸方向の移動が許容されつつ、第２ボディ９に対するピストン２５の回転が規制されている。そのため、ピストン２５の回り止めが図られているとともに、そのピストン２５の軸方向の移動が許容されている。

電動モータ１６の回転軸１６Ｂの回転が、ギヤ機構１７を介して伝達されて、ねじ軸２２がその軸回りに回転させられる。ねじ軸２２の回転に伴って、ボールナット２４が軸方向（スラスト方向ＳＴ）に移動する。
電動ブレーキ装置１の制動時には、電動アクチュエータ１３の発生するスラスト力Ｆが伝達機構１４を介して第１パッド６側へ伝達されて、図１Ｂに示すように、第１パッド６がディスク２側へ押圧され、第１パッド６がディスク２に対してディスク２の回転方向（たとえば紙面に直交して紙面の表側へ向かう方向）とは反対方向（たとえば紙面に直交して紙面の裏側へ向かう方向）への摩擦力による制動力を及ぼす。

図２は、キー嵌合構造Ｋ１を示す分解斜視図である。図３は、キー嵌合構造Ｋ１を示す要部拡大断面図である。図１〜図３を参照して、キー嵌合構造Ｋ１について説明する。
キー嵌合構造Ｋ１は、ボールナット２４の外周面に形成されたボールナット側キー溝３５と、包囲部３２のピストン側キー穴３３と、ボールナット側キー溝３５およびピストン側キー穴３３に跨って嵌っているキー３６とを有している。

キー３６はたとえば四角柱状をなしている。キー３６の先端部３６Ａおよび基端部３６Ｂは、それぞれキー３６の延びる方向に直交する平坦面が形成されている。
ボールナット側キー溝３５は、ボールナット２４の軸方向および周方向の途中部に形成されている。ボールナット側キー溝３５は、ボールナット２４の外周面に沿う平坦な底面３７を有している。ピストン側キー穴３３およびボールナット側キー溝３５の周方向に沿う方向から見た断面形状は、キー３６の横断面形状と整合している。キー３６は、ほとんど遊びのない状態で、ピストン側キー穴３３およびボールナット側キー溝３５に嵌合している。

キー３６とボールナット側キー溝３５との嵌合状態で、キー３６においてボールナット側キー溝３５に嵌り込んだ部分の深さ寸法は、ボールナット側キー溝３５の溝深さＷａと一致している。そして、この状態で、ピストン側キー穴３３の底部（すなわち、包囲部３２の外周面）からキー３６の先端部３６Ａまでの間隔Ｗｂが、ボールナット側キー溝３５の溝深さＷａよりも小さくなるように、キー３６の長さおよびボールナット側キー溝３５が設定されている。そのため、ボールナット側キー溝３５からキー３６が抜けず、その結果、キー３６とボールナット２４との係合外れが防止される。

以上によりこの実施形態によれば、ボールナット側キー溝３５およびピストン側キー穴３３にそれぞれ嵌り込むキー３６により、ボールナット２４とピストン２５とが一体移動可能に設けられる。そして、キー溝３８,３９とキー４０との嵌合によりピストン２５の軸方向の移動が許容されつつその回転が規制されているので、キー嵌合構造Ｋ１よりボールナット２４の回り止めが図られる。これにより、ねじ等の締結部材を用いずに、ボールナット２４の回り止めを図りつつ、ピストン２５とボールナット２４とを軸方向に一体移動可能に連結することができる。

図４は、本発明の他の実施形態に係るボールねじ装置１５０が適用された電動ブレーキ装置１０１の要部拡大断面図である。
この実施形態において、前述の図１〜図３に示された各部と同等の構成部分には、図１等と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図４に示す構成が、図１〜図３に示す構成と主として相違する部分は、キー嵌合構造Ｋ１に代えてキー嵌合構造Ｋ２を備えた点である。

キー嵌合構造Ｋ２は、ピストン２５に対するボールナット２４の軸方向の移動およびボールナット２４の回転をそれぞれ規制するだけでなく、第２ボディ９に対するピストン２５の軸方向の移動を許容しつつ第２ボディ９に対するピストン２５の回転を規制している。
キー嵌合構造Ｋ２は、ボールナット側キー溝３５と、ピストン側キー穴３３と、ボールナット２４の外周面に形成されたボディ側キー溝１３５と、ボールナット側キー溝３５、ピストン側キー穴３３およびボディ側キー溝１３５に跨って嵌っているキー３６Ｃとを有している。

ボディ側キー溝１３５は、ボールナット２４の軸方向および周方向の途中部に形成されている。ボディ側キー溝１３５は、軸方向に沿って延びている。ボールナット側キー溝３５の周方向幅はキー３６Ｃの周方向幅とほぼ整合している。
キー３６Ｃが、ピストン側キー穴３３を介してボディ側キー溝１３５に嵌り込むことにより、第２ボディ９に対するピストン２５の軸方向の移動が許容されるとともに、第２ボディ９に対するピストン２５の回転が規制される。この図４の実施形態では、キー３６ｃにより第２ボディ９に対するピストン２５の回転が規制されているので、前述の実施形態で述べたキー溝３８，３９およびキー４０の各構成は省略されている。また、前述の実施形態と同様に、ボールナット側キー溝３５およびピストン側キー穴３３にそれぞれ嵌り込むキー３６Ｃにより、ボールナット２４とピストン２５とが一体移動可能に設けられる。

以上によりこの実施形態によれば、ボールナット側キー溝３５およびピストン側キー穴３３にそれぞれ嵌り込んでいるキー３６Ｃがボディ側キー溝１３５にも嵌り込むことにより、ピストン２５は、第２ボディ９によって、その軸方向の移動が許容されかつ回り止めが図られる。また、キー３６Ｃにより、ボールナット２４の回転も規制される。これにより、部品点数を減らしつつ、ボールナット２４の回り止めを図り、かつピストン２５とボールナット２４とを軸方向に一体移動可能に連結することができる。

以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、ボールナット２４と、キー３６，３６Ｃとをそれぞれ、互いに熱膨張率の等しい材料によって形成することもできる。この場合、電動ブレーキ１,１０１の使用環境によらずに、キー３６，３６Ｃのボールナット側キー溝３５への嵌り込みを確実に確保することができ、これにより、キー３６，３６Ｃとボールナット２４との係合外れをより一層防止することができる。

また、各実施形態において、移動体側キー凹部を貫通穴（ピストン側キー穴３３）として説明したが、移動体側キー凹部を溝により設けることもできる。
また、キー嵌合構造Ｋ１，Ｋ２を、１つだけでなく、複数設けることもできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

９…第２ボディ（ハウジング）、２２…ねじ軸、２４…ボールナット、２５…ピストン（移動体）、３２…包囲部、３３…ピストン側キー穴、３５…ボールナット側キー溝、３６，３６Ｃ…キー、５０，１５０…ボールねじ装置、Ｋ１，Ｋ２…キー嵌合構造

Claims (3)

1. 筒状のハウジングと、
   前記ハウジング内に挿通されたねじ軸と、
   前記ねじ軸と複数のボールを介して螺合するボールナットと、
   前記ボールナットを包囲する包囲部を有する移動体と、
   前記ボールナットの外周面に形成されたボールナット側キー溝、前記包囲部の内周面に形成された移動体側キー凹部、ならびに前記ボールナット側キー溝および前記移動体側キー凹部に跨って嵌るキーを有し、前記移動体に対する前記ボールナットの、軸方向の移動および回転をそれぞれ規制するキー嵌合構造とを含む、ボールねじ装置。
2. 前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴であり、
   前記キーにおいて前記ボールナット側キー溝に嵌り込んだ部分の深さ寸法は、前記移動体側キー凹部の底部から前記キーまでの間隔よりも大きい、請求項１に記載のボールねじ装置。
3. 前記移動体側キー凹部は、前記包囲部を厚み方向に貫通する貫通穴であり、
   前記キー嵌合構造は、前記ハウジングの内周面に形成されたハウジング側溝を含み、
   前記キーが前記前記移動体側キー凹部を介して前記ハウジング側溝に嵌り込むことにより、前記ハウジングに対する前記移動体の軸方向の移動が許容されつつ、前記ハウジングに対する前記移動体の回転が規制される、請求項１に記載のボールねじ装置。

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