(57)【要約】  【課題】  循環部材を確実にナットに固定できるボールねじ機構を提供する。  【解決手段】  動作時に、ナット２に回転方向の力が付与されることになるが、かかる場合、ナット２のフランジ面２ｄと、ハウジングＨの軸線方向溝Ｈａの側面との間に、取り付け部材６のフランジ部６ｂが介在しており、ナット２が軸線方向溝Ｈａの側面から受ける力のほとんどは、フランジ部６ｂを介して段部２ｂのフランジ面２ｄで受けられるようになっているので、ねじの緩みが防止できる。【選択図】  図６
2006194424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
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、
前記ナットの外周には、周方向に対向したフランジ面が形成されており、前記取り付け部材の少なくとも一部は、前記ハウジングと前記フランジ面との間に配置されることを特徴とするボールねじ機構。
【請求項２】
前記取り付け部材は、ねじにより前記ナットに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ機構。
【請求項３】
前記取り付け部材は、少なくとも前記ねじの周囲に金属筒を配置した樹脂製であることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ機構。
【請求項４】
ハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
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と、戻し通路と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戻し通路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ねじと、を有し、
前記循環部材は、少なくとも前記ねじの周囲に金属筒を配置した樹脂製であることを特徴とするボールねじ機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、例えばナットに突起を設け、その突起をハウジングに形成した軸線方向に延在する溝に係合させることによって、ナットの回り止めと案内とを行っている。ところが、このような回り止めを設けると、ナットの加工が難しくなり、コストが増大するという問題がある。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、ナットに設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、回り止めを実現したボールねじ機構が開示されている。
【特許文献１】米国特許第５５０１１１８号明細書
【特許文献２】特開２００４−１００７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載の従来技術においては、ねじを用いてチューブ押さえをナットに取り付けているために、動力伝達時にナットがハウジングに対して相対回転したときなど、チューブ押さえがハウジングに衝接する場合があり、それによりねじの緩みなどの不具合を招く恐れがある。これに対し、ねじにロック剤を塗布することで、その緩み防止を図ることも考えられるが、ロック剤の塗布の手間が増えたり、メンテナンス時などチューブ押さえの分解が容易でなくなったりするという新たな問題を招く恐れがある。
【０００６】
一方、特許文献２には、エンドキャップを備えたボールねじ機構が開示されている。しかるに、特許文献２ではエンドキャップをプラスチックなどの合成樹脂で形成しているが、これをねじの締め付け力や温度変化等により変形や破損が生じる恐れがある。
【０００７】
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、循環部材を確実にナットに固定できるボールねじ機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の本発明のボールねじ機構は、
ハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
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、
前記ナットの外周には、周方向に対向したフランジ面が形成されており、前記取り付け部材の少なくとも一部は、前記ハウジングと前記フランジ面との間に配置されることを特徴とする。
【０００９】
第２の本発明のボールねじ機構は、
ハウジングと、
外周面に雄ねじ溝を形成したねじ軸と、
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と、戻し通路と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戻し通路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ねじと、を有し、
前記循環部材は、少なくとも前記ねじの周囲に金属筒を配置した樹脂製であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１の本発明のボールねじ機構によれば、前記ナットの外周には、周方向に対向したフランジ面が形成されており、前記取り付け部材の少なくとも一部は、前記ハウジングと前記フランジ面との間に配置されるので、動力伝達時に、前記ハウジングと前記取り付け部材とが衝接した場合でも、それにより発生した衝撃力は、前記フランジ面で受けられるため、前記取り付け部材を固定するねじなどには衝撃力が伝達されることが抑制され、ねじの緩みなどを防止することができる。尚、「周方向に対向する」とは、前記フランジ面の双方が必ずしも周方向に直交している必要はなく、少なくとも一方が周方向に対して傾いていても良い。
【００１１】
前記取り付け部材は、ねじにより前記ナットに取り付けられていると好ましい。
【００１２】
前記取り付け部材は、少なくとも前記ねじの周囲に金属筒を配置した樹脂製であると、前記ねじの締め付け力を金属筒で受けることができ、前記取り付け部材の変形を抑制することができる。
【００１３】
第２の本発明のボールねじ機構によれば、前記循環部材が、少なくとも前記ねじの周囲に金属筒を配置した樹脂製であるので、前記ねじの締め付け力を金属筒で受けることができ、前記取り付け部材の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、第１の実施の形態であるボールねじ機構の上面図であり、ハウジングを断面で示し、ねじ軸を簡略化して図示している。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り、図３は、図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【００１５】
図３において、不図示のモータに連結され、ハウジングＨ（図１）内で軸線方向に移動不能且つ回転のみ可能に支持されたねじ軸１の外周面には、雄ねじ溝１ａが形成されている。一方、ハウジングＨに対して後述するようにして軸線方向にのみ移動可能に支持された円筒状のナット２は、ねじ軸１を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝２ａを形成している。複数のボール３が、対向する両ねじ溝１ａ、２ａ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。尚、ナット２の両端は、シール部材４により閉止されている。ねじ軸１と、ナット２と、ボール３とでボールねじ機構を構成する。
【００１６】
ナット２の外周には、図２に示すように、段部２ｂが形成されている。段部２ｂは、ナット２の軸線に沿って平行に延在する取り付け面２ｃと、取り付け面２ｃの両側縁（図２で上下縁）から直交する方向に且つ軸線方向内方に延在する（周方向に対向した）フランジ面２ｄとを有する。
【００１７】
段部２ｂには、循環用孔２ｅ（図３参照）と、ねじ孔２ｆ（図２参照）とがそれぞれ２つずつ形成されている。２つの循環用孔２ｅには、コ字状に曲げられたチューブ（循環部材）５の両端が装着されている。チューブ５は、ボールねじ機構の動作時に、ねじ溝１ａ、２ａ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３を戻すために用いられる。
【００１８】
チューブ５がナット２から脱落しないように、その半径方向外方を覆う取り付け部材６が設けられている。取り付け部材６は、図２に示すように、段部２ｂに対応する断面略コ字形状を有し、即ち取り付け面２ｃに対応した本体６ａと、フランジ面２ｄに対応したフランジ部６ｂとを有し、更に貫通孔６ｃを有している。取り付け部材６の本体６ａを、取り付け面２ｃに当接させ、フランジ部６ｂをフランジ面２ｄに当接させるようにして、段部２ｂに取り付けることで、チューブ５は半径方向外方より押さえられることとなる。かかる状態で、２本のねじ７を、それぞれ貫通孔６ｃに挿通し、ねじ孔２ｆに螺合させることによって、取り付け部材６は、ナット２に固定されることとなる。
【００１９】
組み付けた状態では、図２に示すように、取り付け部材６は、ハウジングＨに形成された軸線方向溝Ｈａに係合するように配置されることとなる。このとき、ナット２のフランジ面２ｄと、ハウジングＨの軸線方向溝Ｈａの側面との間に、取り付け部材６のフランジ部６ｂが介在するようになっている。
【００２０】
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１が回転駆動されると、転走路を転動し且つチューブ５を介して転走路の一端から他端へと循環するボール３により、かかる回転運動がナット２の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結された不図示の被駆動部材を軸線方向に移動させることができる。
【００２１】
このとき、ナット２に回転方向の力が付与されることになるが、かかる場合、ナット２のフランジ面２ｄと、ハウジングＨの軸線方向溝Ｈａの側面との間に、取り付け部材６のフランジ部６ｂが介在しており、ナット２が軸線方向溝Ｈａの側面から受ける力のほとんどは、フランジ部６ｂを介して段部２ｂのフランジ面２ｄで受けられ、それによりナット２の回り止めが図られるようになっている。これを言い換えると、ナット２が軸線方向溝Ｈａの側面から受ける力は、ねじ７にほとんど伝達されることはなく、ねじ７の緩みが防止される。尚、取り付け部材６を樹脂により形成すれば、緩衝機能を有することから、異音の発生などの抑制にもなるが、金属により形成しても良い。
【００２２】
ところで、取り付け部材６が比較的柔らかい樹脂で形成されている場合、ねじ７を用いてナット２に取り付けたとき、締め込み時のねじ７が受ける反力が弱いため、作業者が強い力で締め込みやすくなり、その結果取り付け部材６の変形や破壊を招く恐れがある。又、組立時の温度管理を厳密に行わないと、使用時に、取り付け部材６とねじ７とに熱膨張の差が生じ、その結果ねじ７の締め付け力の低下などを招く恐れもある。以下の実施の形態は、かかる問題を解消できるものである。
【００２３】
図４は、第２の実施の形態にかかるボールねじ機構の、図２と同様な断面図である。本実施の形態は、図２に示す実施の形態に対し、取り付け部材の構成のみが異なっている。より具体的には、全体的に樹脂製の取り付け部材６’は、貫通孔６ｃに金属筒６ｄ’を嵌合させている。それ以外の構成については上述した実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。金属筒６ｄ’は、取り付け部材６’の貫通孔６ｃにインサート成形されて一体とされても良く、或いは別部品を圧入等で組み付けても良い。
【００２４】
金属筒６ｄ’の長さは、その周囲の取り付け部材６’の部位よりも僅かに長いと好ましい。取り付け部材６’をナット２に取り付ける際に、ねじ７を金属筒６ｄ’内に挿通し、ねじ孔２ｆに螺合させる。このとき、ねじ７の周囲（ねじ７の頭部とナット２との間）に金属筒６ｄ’が位置し、樹脂部材に比べ剛性の高い金属筒６ｄ’は、ねじ７の頭部とナット２との間に介在して抗力を発生するので、作業者は締め付け反力を感じ、ねじ７を締め込み過ぎることが抑制され、取り付け部材６’の変形や破損を防止できる。又、ボールねじ機構の使用時に、金属筒６ｄ’とねじ７とに熱膨張の差が生じることが抑制され、その結果ねじ７の締め付け力の低下などを招くことを防止できる。
【００２５】
図５は、第３の実施の形態であるボールねじ機構の軸線方向断面図である。図５において、不図示のモータに連結され、不図示のハウジング内で軸線方向に移動不能且つ回転のみ可能に支持されたねじ軸１１の外周面には、雄ねじ溝１１ａが形成されている。一方、ハウジングに対して後述するようにして軸線方向にのみ移動可能に支持された円筒状のナット１２は、ねじ軸１１を包囲するように配置され且つ内周面に雌ねじ溝１２ａを形成していると共に、軸線方向に貫通しナット１２の両端に開口した４本の戻し通路１２ｂ（１本のみ図示）を有している。複数のボール１３が、対向する両ねじ溝１１ａ、１２ａ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。ナット２の両端には、循環部材であるエンドキャップ１４、１４が取り付けられている。エンドキャップ１４，１４は、互いに同一形状を有している。
【００２６】
図６は、１つのエンドキャップ１４を軸線方向外方から見た図であり、図７は、図６のエンドキャップ１４をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図であり、図８は、エンドキャップ１４を軸線方向内方から見た図である。円環状のエンドキャップ１４の内側面（図８参照）には、一端を、両ねじ溝１１ａ、１２ａ間に形成された螺旋状の転走路に接続し、他端を、ナット１２の戻し通路１２ｂに接続する４つのすくい部１４ａが設けられている。又、エンドキャップ１４は、軸線方向に貫通する４つの貫通孔１４ｂを有している。
【００２７】
全体的に樹脂製のエンドキャップ１４は、貫通孔１４ｂに金属筒１４ｃを嵌合させている。金属筒１４ｃは、エンドキャップ１４の貫通孔１４ｂにインサート成形されて一体とされても良く、或いは別部品を圧入等で組み付けても良い。
【００２８】
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１１が回転駆動されると、ボール１３は転走路を転動し、一方のエンドキャップ１４のすくい部１４ａにより戻し通路１２ｂへとすくい上げられ、更に他方のエンドキャップ１４のすくい部１４ａにより転走路へと戻されるようになっている。それにより、ねじ軸１１の回転運動がナット１２の軸線方向運動に効率よく変換され、それに連結された不図示の被駆動部材を軸線方向に移動させることができる。
【００２９】
金属筒１４ｃの長さは、その周囲のエンドキャップ１４の部位よりも僅かに長いと好ましい。エンドキャップ１４をナット１２に取り付ける際に、ねじ１７（図７参照）を金属筒１４ｃ内に挿通し、ねじ孔（不図示）に螺合させる。このとき、ねじ１７の周囲（ねじ１７の頭部とナット２との間）に金属筒１４ｃが位置することになるが、樹脂部材に比べ剛性の高い金属筒１４ｃは、ねじ１７の頭部とナット１２との間に介在して抗力を発生するので、作業者は締め付け反力を感じ、ねじ１７を締め込み過ぎることが抑制され、エンドキャップ１４の変形や破損を防止できる。又、ボールねじ機構の使用時に、金属筒１４ｃとねじ１７とに熱膨張の差が生じることが抑制され、その結果ねじ１７の締め付け力の低下などを招くことを防止できる。
【００３０】
以上述べた実施の形態において、取り付け部材６，６’及びエンドキャップ１４の樹脂素材としては、グライスファイバーを１０％から３０％程度混入した６−６ナイロンや４，６ナイロンを用いると好ましいが、それに限ることはない。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施の形態であるボールねじ機構の上面図である。
【図２】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】図１の構成をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるボールねじ機構の、図２と同様な断面図である。
【図５】第３の実施の形態であるボールねじ機構の軸線方向断面図である。
【図６】１つのエンドキャップ１４を軸線方向外方から見た図である。
【図７】図６のエンドキャップ１４をVII-VII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図８】エンドキャップ１４を軸線方向内方から見た図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ ねじ軸
１ａ 雄ねじ溝
２ ナット
２ａ 雌ねじ溝
２ｂ 段部
２ｃ 取り付け面
２ｄ フランジ面
２ｅ 循環用孔
２ｆ ねじ孔
２ｋ 凹部
３ ボール
４ シール部材
５ チューブ
６、６’ 取り付け部材
６ａ 本体
６ｂ フランジ部
６ｃ 貫通孔
６ｄ’ 金属筒
１１ ねじ軸
１１ａ 雄ねじ溝
１２ ナット
１２ａ 雌ねじ溝
１２ｂ 戻し通路
１３ ボール
１４ エンドキャップ
１４ａ すくい部
１４ｂ 貫通孔
１４ｃ 金属筒
Ｈ ハウジング
Ｈａ 軸線方向溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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