(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸が通されたボールねじナットが、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るボールねじ装置において、
ボールねじナットは、円筒状のナット本体およびこの両端に設けられた１対の短円筒状のエンドキャップからなるエンドキャップ式のものとされ、ナット本体の一端部に、周方向に所定間隔で配置された複数の係合用爪が形成されるとともに、一端部側のエンドキャップの外周部に、複数の嵌合用凹所が形成されており、各係合用爪がそれぞれ各嵌合用凹所に嵌め入れられて、その先端部が該エンドキャップから突出させられており、
一端部側のエンドキャップでは、周方向に所定間隔で複数の嵌合用凹所が形成されることで、隣り合う凹所間に凸部が存在しており、一端部側のエンドキャップに設けられる方向転換路は、その端部がこれらの凸部のうちのいずれかに位置するように設けられ、残りの凸部のいくつかにナット本体とのキャップ結合用ねじの挿通孔が形成されており、
ナット本体の外周面に転がり軸受の内輪軌道が形成されていることを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ねじ軸が直線移動する形態で使用されるボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじ装置は、アクチュエータや電磁緩衝器などで使用される場合に、ボールねじナットが回転して、ねじ軸が直線移動する形態で使用されることがある。
【０００３】
このようなボールねじ装置として、特許文献１には、ねじ軸が通されたボールねじナットが、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るとともに、軸受を介してハウジングに回転自在に支持され、ボールねじナットの一端部が回転筒体の一端部にスプライン嵌合されており、ハウジングに、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が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６８０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
車両の電磁緩衝器では、ボールねじナットの回転部分の慣性モーメント低減のために、ボールねじナットを含む回転部材の径を小さくすることが好ましい。ボールねじナットとしては、エンドキャップ式のものが一般的であり、特許文献１のものでは、エンドキャップ外径より大きい位置で、モータへトルクを伝達する部材（回転筒体）を配置する必要があり、これ以上慣性モーメントを小さくすることは困難である。
【０００６】
この発明の目的は、ボールねじ装置の小径化が可能で、これにより、回転部分の慣性モーメントの低減を可能としたボールねじ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるボールねじ装置は、ねじ軸が通されたボールねじナットが、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るボールねじ装置において、ボールねじナットは、円筒状のナット本体およびこの両端に設けられた１対の短円筒状のエンドキャップからなるエンドキャップ式のものとされ、ナット本体の一端部に、周方向に所定間隔で配置された複数の係合用爪が形成されるとともに、一端部側のエンドキャップの外周部に、複数の嵌合用凹所が形成されており、各係合用爪がそれぞれ各嵌合用凹所に嵌め入れられて、その先端部が該エンドキャップから突出させられており、一端部側のエンドキャップでは、周方向に所定間隔で複数の嵌合用凹所が形成されることで、隣り合う凹所間に凸部が存在しており、一端部側のエンドキャップに設けられる方向転換路は、その端部がこれらの凸部のうちのいずれかに位置するように設けられ、残りの凸部のいくつかにナット本体とのキャップ結合用ねじの挿通孔が形成されており、ナット本体の外周面に転がり軸受の内輪軌道が形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
ボールねじ装置は、ボールねじナットが回転筒体（例えばモータのロータ形成部材）と一体回転可能なように連結されるものとされ、その連結のために、ボールねじナットに係合用爪が周方向に所定間隔で複数設けられる。係合用爪は、回転筒体に設けられた係合用凹所に嵌め合わせられ、これにより、ナットと回転筒体とが連結され、これらを連結するための連結用ナットは不要となる。
【０００９】
ボールねじナットは、ナット本体およびその両端に複数のボルトによってそれぞれ取り付けられた１対のエンドキャップからなるもの（エンドキャップ式のもの）とされる。係合用爪は、ナット本体の一端部に設けられる。
【００１０】
エンドキャップ式のボールねじ装置では、ねじ軸に設けられたボールねじ軌道とナット本体に設けられたボールねじ軌道とによってボールが転動する主通路が形成され、ナット本体周壁に、これを貫通する戻し通路が形成され、エンドキャップに、主通路と戻し通路とを連通する方向転換路が設けられる。ボールは、主通路、方向転換路および戻し通路内に配設され、主通路を転動するボールがねじ軸とボールねじナットの相対回転を案内し、ねじ軸とボールねじナットとが相対回転することにより、ねじ軸とボールねじナットとが軸方向に相対移動する。
【００１１】
エンドキャップ式のボールねじナットにおいて係合用爪を設ける場合、係合用爪はナット本体に設けられることになり、係合用爪の内径≒エンドキャップの外径となって、係合用爪の外径≒エンドキャップの外径＋係合用爪の厚み×２となる。慣性モーメント低減のためには、ボールねじナットおよびこれに連結される回転筒体からなる回転部材の外径を小さくすることが好ましく、それには、係合用爪の外径を小さくすることが有効となる。そこで、この発明によるボールねじ装置では、エンドキャップの外周部に、各係合用爪がそれぞれ嵌め入れられる複数の嵌合用凹所が形成され、これにより、係合用爪の内接径をエンドキャップの外径よりも小さくすることができ、係合用爪の厚みを薄くすることなく、係合用爪の外接径を小さくすることができる。
【００１２】
ボールねじナットおよびこれに連結される回転筒体からなる回転部材は、軸受を介してハウジングに回転自在に支持されることが好ましく、このための軸受は、単列の玉軸受、複列の玉軸受などとされ、この場合、ボールねじナットのナット本体の外周面に玉軸受の軌道が形成されて、玉軸受の内輪がナット本体と一体化されていることが好ましい。このようにすると、玉軸受の内輪が不要になり、これを固定するための内輪固定用ナットが不要になる。
【００１３】
この発明のボールねじ装置において、一端部側のエンドキャップでは、周方向に所定間隔で複数の嵌合用凹所が形成されることで、隣り合う凹所間に凸部が存在しており、一端部側のエンドキャップに設けられる方向転換路は、その端部がこれらの凸部のうちのいずれかに位置するように設けられ、残りの凸部のいくつかにナット本体とのキャップ結合用ねじの挿通孔が形成されていることが好ましい。例えば、２条のボールねじ軌道が設けられる場合、周方向に等間隔で、６つの嵌合用凹所およびこれに伴う６つの凸部が形成され、そのうちの１８０°離れた２つの凸部を使用して、ここに方向転換路の端部が配置され、残る４つの凸部を使用してナット本体とエンドキャップとが固定される。
【００１４】
この発明によるボールねじ装置は、アクチュエータ（モータによってボールねじナットが回転させられ、これにより、ねじ軸が直線移動する形態）として使用されることがあり、緩衝器（ねじ軸が外部からの力によって直線移動させられ、これにより、ボールねじナットが回転し、モータが発生する電磁力が減衰力となる形態）として使用されることがある。
【００１５】
ねじ軸およびボールねじナットは、例えば、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼製とされ、また、ボールは、例えば、軸受鋼（ＳＵＪ２）製とされる。ボールねじナットは、軸受鋼（ＳＵＪ２）製としてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
この発明のボールねじ装置によると、ボールねじナットは、ナット本体およびこの両端に設けられた１対のエンドキャップからなるエンドキャップ式のものとされ、ナット本体の一端部に、周方向に所定間隔で配置された複数の係合用爪が形成されるとともに、一端部側のエンドキャップの外周部に、複数の嵌合用凹所が形成されており、各係合用爪がそれぞれ各嵌合用凹所に嵌め入れられて、その先端部が該エンドキャップから突出させられているので、これにより、係合用爪の内接径をエンドキャップの外径よりも小さくすることができ、係合用爪の外接径を小さくすることができる。したがって、ボールねじ装置の小径化が可能で、これにより、回転部分の慣性モーメントの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明によるボールねじ装置の１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図２は、この発明によるボールねじ装置の要部であるボールねじナットを示す図で、図２（ａ）は、拡大縦断面図、図２（ｂ）は、その平面図である。
【図３】図３は、この発明によるボールねじ装置のエンドキャップを軸方向内方から見た図である。
【図４】図４は、この発明によるボールねじ装置の比較例となるボールねじナットを示す図で、図２に対応しており、図４（ａ）は、拡大縦断面図、図４（ｂ）は、その平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。以下の説明において、上下は、図１の上下をいうものとする。
【００１９】
図１から図３までに示すように、この発明によるボールねじ装置(1)は、２条のボールねじ軌道(2a)および上下方向にのびる６本のボールスプライン軌道(2b)が設けられた上下にのびる鋼製ねじ軸(2)と、ねじ軸(2)のボールねじ軌道(2a)にボール(4)を介してねじ合わされた回転自在の鋼製ボールねじナット(3)と、ねじ軸(2)の下端部側においてスプライン軌道(2b)にボール(6)を介して嵌め合わされてねじ軸(2)の上下方向（軸方向）直線運動を案内する鋼製ボールスプライン外筒(5)と、ボールねじナット(3)を回転可能に支持する鋼製転がり軸受(7)とを備えている。
【００２０】
このボールねじ装置(1)は、例えば、ボールスプライン外筒(5)および転がり軸受(7)の外輪(17)がハウジング（図示略）に回転不可能に支持され、ボールねじナット(3)がモータ（図示略）によって回転させられて、これに伴ってねじ軸(2)が直線移動する形態で使用される。この場合、ねじ軸(2)が通されたボールねじナット(3)は、ねじ軸(2)の周囲に配置された円筒状のモータロータ（回転筒体）(8)に一体で回転するように連結される。ボールねじナット(3)には、モータロータ(8)との連結のために、周方向に所定間隔で配置された複数（図示は６つ）の係合用爪(15)が設けられており、これらの係合用爪(15)がモータロータ(8)に設けられた係合用凹所に嵌め合わせられることで、モータからのトルクがボールねじナット(3)に伝達される。
【００２１】
ボールねじナット(3)は、エンドキャップ式のもので、ナット本体(11)およびその両端に複数（図示は４本）のキャップ結合用ボルト(14)によってそれぞれ取り付けられた上下１対のエンドキャップ(12)(13)からなる。
【００２２】
転がり軸受(7)は、外輪軌道溝(17a)が形成された外輪(17)と、ナット本体(11)の外周面に形成された内輪軌道溝(18)と、対応する軌道溝(17a)(18)の間に介在させられた複数の玉(19)とからなる。すなわち、転がり軸受(7)の内輪は、ナット本体(11)と一体化されており、内輪が不要でかつ内輪固定用のナットも不要とされている。
【００２３】
ナット本体(11)には、ねじ軸(2)の２条のボールねじ軌道（おねじみぞ）(2a)に対応して、２条のボールねじ軌道（めねじみぞ）(11a)が設けられており、これらのボールねじ軌道(2a)(11a)対向空間がボール(4)が転動する主通路（ボール通路）(21)となっている。
【００２４】
モータロータ(8)との連結のための係合用爪(15)は、ナット本体(11)の上端面に一体にかつ上エンドキャップ(12)よりも上方に突出するように設けられている。上エンドキャップ(12)の外周部には、各係合用爪(15)がそれぞれ嵌め入れられる複数の嵌合用凹所(16)が形成されている。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、複数の係合用爪(15)は、すべての係合用爪(15)に共通の内接円(IC)および外接円(OC)を有するように形成されており、各係合用爪(15)の外周面および内周面は、その円(IC)(OC)の一部を形成する断面円弧状とされている。各嵌合用凹所(16)の底面は、各係合用爪(15)の内周面に接触する断面円弧状に形成されている。これにより、係合用爪(15)の外接円(OC)の径は、ナット本体(11)の外径に比べて小さいものとなっている。
【００２６】
図３に示すように、上エンドキャップ(12)には、主通路(21)を転動したボール(4)を径方向外方に案内するみぞ状の２つの方向転換路(22)が設けられており、ナット本体(11)周壁には、同図に破線で示す位置に、各方向転換路(22)の径方向外方端部に連通する戻し通路(23)がそれぞれ設けられている。図示省略するが、下エンドキャップ(13)は、従来のエンドキャップと同一形状とされ、下エンドキャップ(13)にも、上エンドキャップ(12)と同一形状の方向転換路(22)が設けられている。戻し通路(23)は、図１および図２には表れていないが、キャップ結合用ボルト(14)がねじ合わされるねじ孔と平行でかつ径方向ほぼ同じ位置においてナット本体(11)を軸方向全長にわたって貫通する断面円形の孔とされている。
【００２７】
ボール(4)は、主通路(21)、方向転換路(22)および戻し通路(23)内に配設され、主通路(21)を転動するボール(4)がねじ軸(2)とボールねじナット(3)の相対回転を案内するようになっている。ねじ軸(2)とボールねじナット(3)とが相対回転することにより、ねじ軸(2)とボールねじナット(3)とが軸方向に相対移動する。このとき、主通路(21)を転動したボール(4)は、一方のエンドキャップ(12)(13)の方向転換路(22)で方向転換されてナット本体(11)の戻し通路(23)に導入され、戻し通路(23)内を他方のエンドキャップ(13)(12)側に移動し、戻し通路(23)を移動してきたボール(4)が、他方のエンドキャップ(13)(12)の方向転換路(22)で方向転換されて、主通路(21)に導入される。
【００２８】
周方向に所定間隔（具体的には６０°置き）で複数（具体的には６つ）の嵌合用凹所(16)が形成されることにより、上エンドキャップ(12)には、隣り合う凹所(16)間に６つの凸部(24)(25)が存在している。図３に示すように、上エンドキャップ(12)に設けられる２つの方向転換路(22)は、その径方向外方の端部がこれらの凸部(24)(25)のうちの１８０°離れた２つの凸部すなわち方向転換路配置用凸部(24)に位置するように設けられ、残りの４つの凸部すなわちボルト配置用凸部(25)にナット本体(11)とのキャップ結合用ボルト(14)の挿通孔(26)が形成されている。
【００２９】
図４には、比較のためのエンドキャップ式ボールねじナット(30)が示されている。
【００３０】
このボールねじナット(30)は、ナット本体(31)およびその両端に複数のキャップ結合用ボルト(34)によってそれぞれ取り付けられた上下１対のエンドキャップ(32)(33)からなり、ナット本体(31)に複数の係合用爪(35)が設けられている。係合用爪(35)は、ナット本体(31)の上端面に一体にかつ上エンドキャップ(32)よりも上方に突出するように設けられている。複数の係合用爪(35)は、すべての係合用爪(35)に共通の内接円(ID)および外接円(OD)を有するように形成されており、各係合用爪(35)の外周面および内周面は、その円(ID)(OD)の一部を形成する断面円弧状とされている。係合用爪(35)と上エンドキャップ(32)との干渉を避けるために、各係合用爪(35)の内周面は、上エンドキャップ(32)の外周面にわずかに間隙をおいて対向する断面円弧状に形成されており、係合用爪(35)の内接円(ID)の径は、エンドキャップ(32)の外径にほぼ等しく（わずかに大きく）、係合用爪(35)の外接円(OD)は、ナット本体(31)の外径に等しいものとなっている。
【００３１】
図２と図４との比較から分かるように、この発明によるボールねじ装置(1)では、上エンドキャップ(12)の外周部に、各係合用爪(15)がそれぞれ嵌め入れられる複数の嵌合用凹所(16)が形成されていることで、係合用爪(15)の内接径(IC)を上エンドキャップ(12)の外径よりも小さくすることができ、係合用爪(15)の厚みを薄くすることなく、係合用爪(15)の外接径(OC)を小さくすることができる。これにより、係合用爪(15)の外接径(OC)が図４に示した係合用爪(35)の外接径(OD)より小さくなっている。すなわち、この発明のボールねじ装置(1)によると、ボールねじナット(3)およびこれに連結されるモータロータ(8)からなる回転部材の小径化が可能で、これにより、回転部分の慣性モーメントの低減が可能となる。
【００３２】
なお、図４に示す上エンドキャップ(32)では、４本のキャップ結合用ボルト(34)を９０°置きの等間隔で配置することが容易であるが、図２および図３に示す上エンドキャップ(12)では、４本のキャップ結合用ボルト(14)は、完全な等間隔ではなく、１２０°−６０°−１２０°−６０°置きという間隔となる。
【００３３】
この発明のボールねじ装置(1)は、例えば、自動車の電磁緩衝器用として使用され、このような電磁緩衝器では、タイヤから伝わる外力によってねじ軸(2)がボールスプライン外筒(5)に案内されて軸方向に直線移動し、これに伴って、ボールねじナット(3)およびモータロータ(8)が回転し、この回転運動をモータに取り込んで、モータで発生する電磁力を減衰力として利用される。
【００３４】
ボールねじ装置(1)は、電磁緩衝器用に限られるものではなく、電動アクチュエータとして使用することもできる。この場合、モータの回転駆動力をボールねじナット(3)を介してねじ軸(2)の軸方向推力に変換し、推力の軸方向反力を転がり軸受(7)で支持してねじ軸(2)を直線運動させ、ねじ軸(2)に作用する軸方向荷重をボールねじナット(3)で負荷するとともに、トルクをボールスプライン外筒(5)で支持した形態での使用となる。
【符号の説明】
【００３５】
(1)           ボールねじ装置
(2)           ねじ軸
(3)           ボールねじナット
(8)           モータロータ（回転筒体）
(11)          ナット本体
(12)          上エンドキャップ
(13)          下エンドキャップ
(14)          キャップ結合用ボルト（キャップ結合用ねじ）
(15)          係合用爪
(16)          嵌合用凹所
(22)          方向転換路
(24)          方向転換路配置用凸部
(25)          ボルト配置用凸部
(26)          挿通孔
【図１】
0005533108.tif 000002
【図２】
0005533108.tif 000003
【図３】
0005533108.tif 000004
【図４】
0005533108.tif 000005