(57)【要約】【課題】高寿命で作動性の高い、低コストなボールねじアクチュエータを提供する。【解決手段】本発明のボールねじナット４には、潤滑被膜処理が施されている。潤滑被膜処理としては、安価なリン酸塩被膜処理が好ましい。被膜処理は、バッチ処理で、リン酸亜鉛やリン酸マンガン、リン酸カルシウム等の水溶液中へボールねじナット４を３０分から６０分浸漬することにより行う。これにより、液中のリン酸イオンと反応してリン酸亜鉛やリン酸マンガン、リン酸カルシウム等の水に溶けにくい水和物結晶皮膜が成長する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータと、この電動モータに嵌挿されたモータ軸と、このモータ軸と同心状に配設され、前記電動モータにより回転駆動されるボールねじ軸と、このボールねじ軸にボールを介して螺合され、外周面に一対の係止ピンが対向して突設されたボールねじナットとを備え、このボールねじナットの軸方向の動きを、前記係止ピンに係合する揺動リンクを介し回動運動として駆動シャフトに伝達するようにしたボールねじアクチュエータにおいて、
前記ボールねじナットのみに潤滑被膜処理を行うことを特徴とするボールねじアクチュエータ。
【請求項２】
前記被膜処理は、リン酸塩被膜処理であることを特徴とする請求項１に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項３】
前記被膜の厚さは、１μｍ以上５μｍ以下としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項４】
前記被膜は、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムのいずれかを含有することを特徴とする請求項２又は３に記載のボールねじアクチュエータ。
【請求項５】
バッチ処理で、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムの水溶液中へ前記ボールねじナットを３０分から６０分浸漬することにより前記リン酸塩被膜処理を行うことを特徴とする請求項２乃至４いずれかに記載のボールねじアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用変速機等の駆動装置として用いられるボールねじアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の各種駆動部に使用される電動アクチュエータにおいて、電動モータの回転運動を軸方向の直線運動に変換する機構として、台形ねじあるいはラックアンドピニオン等の歯車機構が一般的に使用されている。これらの変換機構は、滑り接触部を伴うため動力損失が大きく、電動モータの大型化や消費電力の増大を余儀なくされている。そのため、より効率的なアクチュエータとしてボールねじ機構が採用されるようになってきた。
【０００３】
このボールねじアクチュエータは、外周に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじ軸と、円筒面内に螺旋状のボール転走溝が形成されたボールねじナットと、対向する両ボール転走溝で構成されたボール転動路内に転動自在に収容された多数のボールとからなり、ボールねじ軸あるいはボールねじナットの回転を軸方向の並進運動に変換する機械要素である。
【０００４】
このボールねじアクチュエータは、グリース潤滑方式または油潤滑方式で作動される。このアクチュエータの潤滑性能は、ボールねじの作動の円滑さと耐久性を決める上できわめて重要であり、その性能を上げるために様々な対策がとられている。例えば、特許文献１には、従来の潤滑性能を向上させる例が示されている。
【０００５】
この例では、ねじ軸のねじ溝とナットねじ溝との間に形成されるボール循環溝をナット最端部位置よりも内側に配置するともに、前記ナットの周囲に潤滑油を供給したことを特徴としている。この発明に因れば、ナットの周囲に供給された潤滑油がボールが配置されないナット左右両端部のねじ溝に十分貯蓄されることにより効果的な潤滑がなされて、ボールねじの円滑な作動が得られる。
【０００６】
また、特許文献２には、ボールねじの転動体と転動面の少なくとも一方をフッ素油焼結膜、固体潤滑剤の焼成膜、硬質皮膜のいずれかで被膜する方法が示されている。この方法によれば、摺動部における耐焼付、耐磨耗、耐剥離を向上することができる。
【特許文献１】特開２００４−３３２５４９号公報
【特許文献２】特開２００６−７１０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、アクチュエータ周辺の温度が高温となった場合、潤滑油の粘度が低下することにより油膜強度が低下し、油膜形成が困難になるため、転走面で金属接触が発生することが考えられる。そして、この金属接触により発生した摩耗紛は、新たにナット周辺に供給された潤滑油によって流し落とされない限り、ボールねじの循環列内に残留することになり、ボールねじの寿命を著しく低下させる原因となる懸念がある。
【０００８】
また、特許文献２に示す方法では、被膜を形成することにより、潤滑補助効果は期待できるが、フッ素油焼結膜や硬質皮膜は非常に高価であり、コスト面で非常に不利である。また、固体潤滑剤の焼成膜を形成する方法は、膜厚が１０数μｍあり、ボールねじのすきま管理の困難さがあり、作動性の低下が懸念される。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、高寿命で作動性の高い、低コストなボールねじアクチュエータ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】
【００１０】
係る目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、電動モータと、この電動モータに嵌挿されたモータ軸と、このモータ軸と同心状に配設され、前記電動モータにより回転駆動されるボールねじ軸と、このボールねじ軸にボールを介して螺合され、外周面に一対の係止ピンが対向して突設されたボールねじナットとを備え、このボールねじナットの軸方向の動きを、前記係止ピンに係合する揺動リンクを介し回動運動として駆動シャフトに伝達するようにしたボールねじアクチュエータにおいて、前記ボールねじナットのみに潤滑被膜処理を行う構成を採用した。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明のように、前記被膜処理は、リン酸塩被膜処理であることが好ましい。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明のように、前記被膜の厚さは、１μｍ以上５μｍ以下としたことが好ましい。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明のように、前記被膜は、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムのいずれかを含有することが好ましい。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明のように、バッチ処理で、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムの水溶液中へ前記ボールねじナットを３０分から６０分浸漬することにより前記リン酸塩被膜処理を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のうち請求項１に記載の発明によれば、ボールねじナットに被膜処理を施すことにより、ナット転走面の潤滑作用を促進させることができ、ボールねじの寿命を長くすることができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明によれば、安価なリン酸塩被膜を採用したので、ボールねじを安価にできる。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明によれば、被膜厚さを適切にしたので、高寿命で作動性の良いボールねじを実現できる。なお、被膜厚さは１μｍ以下では摩耗により効果の消滅が早く、十分ではない。また、膜厚が５μｍを超えると膜厚の変動が大きくなりスキママッチングが不安定であったり、作動性を損なうため、５μｍ以下が望ましい。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明によれば、前記被膜は、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムのいずれかを含有することができるので、被膜処理を安価にできる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明によれば、バッチ処理で、リン酸亜鉛、リン酸マンガン、又はリン酸カルシウムの水溶液中へ前記ボールねじナットを３０分から６０分浸漬することにより前記リン酸塩被膜処理を行うので、比較的簡単に被膜処理ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
電動モータと、この電動モータに嵌挿されたモータ軸と、このモータ軸と同心状に配設され、前記電動モータにより回転駆動されるボールねじ軸と、このボールねじ軸にボールを介して螺合され、外周面に一対の係止ピンが対向して突設されたボールねじナットとを備え、このボールねじナットの軸方向の動きを、前記係止ピンに係合する揺動リンクを介し回動運動として駆動シャフトに伝達するようにしたボールねじアクチュエータにおいて、前記ボールねじナットのみに潤滑被膜処理を行う。
【実施例１】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るボールねじアクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。図２は、ボールねじアクチュエータを構成するボールねじナットの横断面図である。
【００２２】
このボールねじアクチュエータ１は、電動モータ２により回転駆動されるボールねじ軸３と、このボールねじ軸３にボール（図示せず）を介して螺合されたボールねじナット４とを備え、このボールねじナット４の軸方向の動きを、揺動リンク５を介して回動運動として駆動シャフト６に伝達している。なお、ボールねじナット４は、図の二点鎖線で示した範囲内で図の左右方向に移動する。
【００２３】
ボールねじ軸３とボールねじナット４等は、略円筒状のハウジング７内に配置されている。ハウジング７の上部の一部は、揺動リンク５が動いてもぶつからないように切り欠いてある。また、ハウジング７の底面には、ハウジング７内に循環させている潤滑油をオイルパンに戻すための貫通孔７ｄが穿設されている。
【００２４】
ボールねじ軸３の図の左の端部には、断面が略四角形に加工されたカップリング係合部１２が形成されている。カップリング係合部１２と電動モータ２のモータ軸１０は、カップリング１１によって、回転可能に連結されている。このカップリング１１により、電動モータ２のモータ軸１０の回転がボールねじ軸３に伝えられる。
【００２５】
ボールねじ軸３のカップリング係合部１２の図の右方には、径が少し大きくなった段付き部１３が形成されている。段付き部１３は、転がり軸受１４の内面に圧入されている。そして、転がり軸受１４は、ハウジング７の内径が少し小さくなった軸受固定部７ａに圧入されている。
【００２６】
ボールねじ軸３の段付き部１３の図の右方には、外周に螺旋状のねじ溝が形成されたねじ部１５が設けられている。ねじ部１５には、多数のボール（図示せず）を介して、ボールねじナット４が螺合されている。モータ２のモータ軸１０が回転すると、カップリング１１を介して連結されたボールねじ軸３が回転する。すると、螺旋状のねじ部１５上をボールねじナット４が、図の左右方向に移動する。
【００２７】
ボールねじナット４の側面の中央部には、凸状をしたトラニオン（係止ピン）２１が突設されている。トラニオン２１は、図示した側と反対側の側面にも設けられている。トラニオン２１は、揺動リンク５の先端のＵ字状をした切り欠き部５ａに係合している。ボールねじナット４が図の左右に移動した際には、図の二点鎖線で示したように、揺動リンク５を介して、駆動シャフト６を回転させる。
【００２８】
図２に示すように、ボールねじナット４の側面の２箇所には、ボールを循環させるための駒部材を設置するための貫通孔２２、２２が穿設されている。ボールねじナット４の内面には、ボールが転動する螺旋状のねじ溝２３が形成されている。
【００２９】
本発明のボールねじナット４には、潤滑被膜処理が施されている。潤滑被膜処理としては、安価なリン酸塩被膜処理（パーカー処理）が好ましい。被膜処理は、バッチ処理で、リン酸亜鉛やリン酸マンガン、リン酸カルシウム等の水溶液中へボールねじナット４を３０分から６０分浸漬することにより行う。これにより、液中のリン酸イオンと反応してリン酸亜鉛やリン酸マンガン、リン酸カルシウム等の水に溶けにくい水和物結晶皮膜が成長する。なお、被膜処理の工程はこれに限定されるものではなく、この例以外の方法、例えば、リン酸亜鉛やリン酸マンガン、リン酸カルシウム等の水溶液をスプレーで塗布する方法などで被膜処理を行うことができる。
【００３０】
本発明においては、ボールねじナット４のみに潤滑被膜処理を施す。これは、ボールねじ軸３は、通し転造加工でロールダイスによる面性状が転写されており、極めて粗さが小さい。また、ボールは、軸受用鋼球のため、ラップ仕上げされており、極めて粗さ・形状が優れている。一方、ボールねじナット４は、ねじ溝がめねじのため、ボールねじ軸３のような冷間塑性加工する技術はなく、切削仕上げしている。そして、ボールねじナット４はのねじ溝は、切削面であるため、精度・粗さが一段劣るのが現状である。したがって、このボールねじナット４のみに、潤滑被膜処理を施すことが、最も効果的、かつ経済的である。なお、ボールねじナット４の被膜処理は、少なくともねじ溝２３に施すことが必要で、例えば、ボールねじナット４の外周面の被膜処理を行わないこととすることもできる。
【００３１】
ここで、ナット転走面は切削加工で形成されているため、通常の研摩面に比較し、大きい凹凸面で構成されている。そのため、凹部に付着した被膜は長期にわたり残存し、かつ、その部分が油ダマリとなって潤滑作用を促進させるため、長寿命化の効果が発揮される。また、本被膜は、早期には、若干の摩耗が起こるが、長期にわたって微小な摩耗が転走面に生じるため、所謂なじみとなってボール−転走面間の接触面積を拡大し、マクロ的な面圧を低下させることができる。これらのメカニズムによって、長寿命化効果が得られる。
【００３２】
なお、被膜厚さは１μｍ以下では摩耗により効果の消滅が早く、十分ではない。また、膜厚が５μｍを超えると膜厚の変動が大きくなりスキママッチングが不安定であったり、作動性を損なう。そのため、被膜厚さは１μｍ以上、５μｍ以下が望ましい。
【００３３】
ボールねじ軸３のねじ部１５の図の右方には、径が少し小さくなった段付き部１６が形成されている。段付き部１６は、転がり軸受１７の内面に圧入されている。そして、転がり軸受１７は、ハウジング７の内径が少し小さくなった軸受固定部７ｂに圧入されている。ハウジング７の図の右方の端面の内側には、めねじが形成されためねじ部７ｃが存在する。軸受固定部７ｂに転がり軸受１７を圧入した後に、このめねじ部７ｃに、外周にねじが形成された外輪ロックナット１８をねじ込み、転がり軸受１７及びボールねじ軸３を固定する。このようにして、転がり軸受１４と転がり軸受１７によって、ボールねじ軸３は、ハウジング７内で回転自在に支持されている。
【００３４】
ボールねじ軸３の段付き部１６の図の右方には、おねじが形成されたおねじ部１９が存在する。おねじ部１９には、内周にねじが形成された内輪ロックナット２０がねじ込まれている。内輪ロックナット２０の図の左方の端面は、ボールねじ軸３と共に回転する転がり軸受１７の内輪に当接しており、ボールねじ軸３を回転自在に支持している。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係るボールねじアクチュエータは、自動車の駆動機構部、特に高減速比を必要とする駆動機構部のボールねじアクチュエータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係るボールねじアクチュエータの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】ボールねじアクチュエータを構成するボールねじナットの横断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１・・・・・・・・・ボールねじアクチュエータ
２・・・・・・・・・電動モータ
３・・・・・・・・・ボールねじ軸
４・・・・・・・・・ボールねじナット
５・・・・・・・・・揺動リンク
５ａ・・・・・・・・切り欠き部
６・・・・・・・・・駆動シャフト
７・・・・・・・・・ハウジング
７ａ、７ｂ・・・・・軸受固定部
７ｃ・・・・・・・・めねじ部
７ｄ・・・・・・・・貫通孔
１０・・・・・・・・モータ軸
１１・・・・・・・・カップリング
１２・・・・・・・・カップリング係合部
１３・・・・・・・・段付き部
１４・・・・・・・・転がり軸受
１５・・・・・・・・ねじ部
１６・・・・・・・・段付き部
１７・・・・・・・・転がり軸受
１８・・・・・・・・外輪ロックナット
１９・・・・・・・・おねじ部
２０・・・・・・・・内輪ロックナット
２１・・・・・・・・トラニオン
【図１】
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【図２】
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