(57)【要約】【課題】ばね部材を受ける凹部の加工に高い寸法加工精度が要求されず安価なボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置２２が、雌ねじ溝３３とストッパとしての凹部６０，７０とを含むボールナット３０と、雄ねじ溝３４を含むねじ軸２８とを備える。雌ねじ溝３３及び雄ねじ溝３４間に形成される軌道路Ｋに、ボール列Ｌが介在する。ボール列Ｌの端部Ｌａ，Ｌｂのボール２９とストッパとしての凹部６０，７０との間に、ばね部材としてのコイルスプリング５１，５２が介在する。コイルスプリング５１，５２は、軌道路Ｋの少なくとも１周分の長さを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周と、前記内周に形成された雌ねじ溝と、ストッパとしての凹部と、を含むボールナットと、
外周と、前記外周に形成された雄ねじ溝と、を含み、前記ボールナットに挿通されたねじ軸と、
前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される軌道路に収容された複数のボールを含むボール列と、
前記軌道路に収容され、前記凹部と前記ボール列の端部のボールとの間に介在するばね部材と、を備え、
前記ばね部材は、前記軌道路の少なくとも１周分の長さを有するボールねじ装置を提供する。
【請求項２】
請求項１において、前記凹部は、ボールナット軸方向に延び前記ばね部材の端部を直接または介在部材を介して間接的に受ける座面としての第１面と、前記ボールナットの端面に設けられた開放部分とはボールナット軸方向に対向し、前記第１面とは交差する第２面と、を含むボールねじ装置。
【請求項３】
請求項２において、前記ばね部材は、コイルスプリングであり、
前記介在部材は、前記凹部に保持されて前記コイルスプリングの端部に係合するストッパボールであるボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじ軸の外周の雄ねじ溝とボールナットの内周の雌ねじ溝との間にボール列を介在させるボールねじ装置において、ボール列端のボールと、ボールナットに設けられたポケット状の凹部との間に、コイルスプリングを介在させることが提案されている（例えば特許文献１を参照）。
この種のボール非循環タイプのボールねじ装置では、低い軸力が負荷される状態でねじ軸が回転駆動されるときには、コイルスプリングは収縮しないので、ボール列のボールとボールナットとは相対移動しない。したがって、ボール列のボールとねじ軸との間に滑りを生じながら、ボールねじがストロークする。
【０００３】
一方、高い軸力が負荷される状態でねじ軸が回転駆動されるときには、コイルスプリングが収縮するので、ボールが、ボールナットおよびねじ軸の双方に対して転動しつつ、ボールねじがストロークする。これにより高効率のねじ伝動が達成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００１８２６２Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コイルスプリングの長さが、軌道路の１周分に満たない場合、前記凹部に対してボールナット軸方向に隣接する雌ねじ溝領域に、ボールが配置される。このため、ボールナットにおいて、凹部周辺部分に対して、ボールからの負荷が及ぼされる。したがって、凹部周辺部分としては、ボールからの負荷に耐える強度が必要である。
仮に、凹部の寸法加工精度が低いと、前記負荷に対して、凹部周辺部分の強度が不足するおそれがある。したがって、凹部周辺部分の強度を確保するために、凹部を高い寸法加工精度で加工することが必要となる。このため、製造コストが高くなる。
【０００６】
本発明の目的は、コイルスプリングを受ける凹部の加工に高い寸法加工精度が要求されず安価なボールねじ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、内周（３０ｂ）と、前記内周に形成された雌ねじ溝（３３）と、ストッパとしての凹部（６０，７０）と、を含むボールナット（３０）と、外周（２８ａ）と、前記外周に形成された雄ねじ溝（３４）と、を含み、前記ボールナットに挿通されたねじ軸（２８）と、前記雌ねじ溝と前記雄ねじ溝とにより形成される軌道路（Ｋ）に収容された複数のボール（２９）を含むボール列（Ｌ）と、前記軌道路に収容され、前記凹部と前記ボール列の端部（Ｌａ，Ｌｂ）のボールとの間に介在するばね部材（５１，５２）と、を備え、前記ばね部材は、前記軌道路の少なくとも１周分の長さを有するボールねじ装置（２２）を提供する。
【０００８】
なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、このことは、むろん、本発明がそれらの実施形態に限定されるべきことを意味するものではない。以下、この項において同じ。
請求項２のように、前記凹部は、ボールナット軸方向（Ｘ）に延び前記ばね部材の端部（５１２，５２２）を直接または介在部材（８１）を介して間接的に受ける座面としての第１面（６１，７１）と、前記ボールナットの端面（３０２ａ，３０１ａ）に設けられた開放部分（９０，１００）とはボールナット軸方向に対向し、前記第１面とは交差する第２面（６２，７２）と、を含んでいてもよい。
【０００９】
請求項３のように、前記ばね部材は、コイルスプリング（５１）であり、前記介在部材は、前記凹部（６０）に保持されて前記コイルスプリングの端部に係合するストッパボール（８１）であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、凹部に対してボールナット軸方向に隣接する雌ねじ溝領域には、ボールが配置されないので、ボールナットにおいて凹部を形成する部分にボールからの負荷が及ぼされることが抑制される。このため、凹部を形成する部分として、あまり高い強度が要求されない。したがって、凹部に厳密な寸法加工精度が要求されないので、製造コストを安くすることができる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、ボールナット素材から凹部を加工する場合に、切削加工のみならず、ボールナット素材の端面側からの鍛造加工（例えば冷間鍛造加工）の実施も可能となり、加工方法の自由度が向上する。
請求項３の発明によれば、凹部が、介在部材としてのストッパボールを介して、ばね部材としてのコイルスプリングの端部を受ける。したがって、動力伝達時に、ストッパボールが、コイルスプリングの端部の姿勢を安定させて、コイルスプリングの形状の歪みを抑制することができる。その結果、コイルスプリングの姿勢を安定させることができるので、コイルスプリングとねじ軸との接触による摩耗の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態のボールねじ装置が適用された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２】図１の一部を拡大したブレーキ装置の要部の拡大断面図である。
【図３】ボールねじ装置の概略断面図である。
【図４】ボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断された断面図に相当する。
【図５】ボールねじ装置の要部の軸直角断面図であり、図３のＶ−Ｖ線に沿って切断された断面図に相当する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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１は本発明の一実施形態のボールねじ装置２２が適用されたブレーキ装置１の非制動状態の概略断面図である。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。
ブレーキ装置１は、例えばナックル（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とを備えている。
【００１４】
また、ブレーキ装置１は、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、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、第２ボディ９の一端が固定された本体部１１と、本体部１１と直交状に連結された腕部１２とを備えている。第２バックアッププレート５は、腕部１２に固定されている。
【００１５】
第２ボディ９は、第１ボディ８の本体部１１に固定されたシリンダ１３（ブレーキシリンダに相当）と、シリンダ１３から延設された延設板１４とを備える。
シリンダ１３は、アキシャル方向に対向する第１端部１５１および第２端部１５２を有し、第１端部１５１が開放された筒状部１５と、筒状部１５の第２端部１５２に連結された端面板１６とを含む。シリンダ１３には、アキシャル方向ＳＴに移動可能なピストン１７（ブレーキピストンに相当）が収容されている。
【００１６】
ピストン１７の一端１７１は、シリンダ１３の一端（筒状部１５の第１端部１５１に相当）の開放部を通してディスク２側へ突出し、第１バックアッププレート４に固定されている。
ピストン１７の外周１７ａとシリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂに相当）との両者の間には、両者間を封止する封止部材１８が介在している。封止部材１８は、シリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂ）に設けられた収容溝に収容されたＯリングであってもよい。
【００１７】
ピストン１７の外周１７ａとシリンダ１３の内周（筒状部１５の内周１５ｂ）との両者は、両者に設けられたキー溝に跨がって配置されるキー１９を介して連結されている。キー１９を用いたキー結合を介して、ピストン１７のアキシャル方向ＳＴの移動が案内されるとともに、シリンダ１３に対するピストン１７の回転が規制されている。
図示しない油圧経路から、シリンダ１３内に、ピストン１７をディスク２側へ付勢する油圧が供給されてもよい。その場合、シリンダ１３とピストン１７とで油圧アクチュエータが構成される。
【００１８】
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。キャリパ３は、電動モータ２０と、電動モータ２０の回転を減速する減速装置２１と、電動モータ２０から減速装置２１を介して伝達される回転運動をピストン１７をアキシャル方向ＳＴの直線運動に変換するボールねじ装置２２とを備えている。
電度モータ２０は、第２ボディ９の延設板１４に固定されたモータハウジング２３と、出力軸２４とを備える。
【００１９】
減速装置２１は、電動モータ２０の出力軸２４の一端に一体回転可能に取り付けられた駆動ギヤ２５と、駆動ギヤ２５に噛み合うアイドルギヤ２６と、アイドルギヤ２６に噛み合う被動ギヤ２７とを備えている。アイドルギヤ２６は、第２ボディ９に回転可能に軸支されている。カバー１０は、減速装置２１を覆うようにして、第２ボディ９に固定されている。
【００２０】
ボールねじ装置２２は、入力部材としてのねじ軸２８と、ねじ軸２８に複数のボール２９を介して螺合した回転可能な出力部材としてのボールナット３０を備えている。ねじ軸２８は、ボールナット３０に挿通されている。ねじ軸２８は、第２ボディ９によって、軸方向移動不能に且つ回転可能に支持されている。ボールナット３０は、第２ボディ９によって、軸方向移動可能に且つ回転不能に支持されている。
【００２１】
具体的には、ねじ軸２８は、シリンダ１３の端面板１６に設けられた支持孔３１の内周に保持された転がり軸受３２によって、回転可能に且つ軸方向（アキシャル方向ＳＴ）に移動不能に支持されている。ねじ軸２８の一端２８１には、被動ギヤ２７が、一体回転可能に連結されている。
図２は、図１の一部を拡大した断面図である。図２に示すように、ボールナット３０は、外周３０ａと、雌ねじ溝３３が形成された内周３０ｂとを備える。ねじ軸２８は、雄ねじ溝３４が形成された外周２８ａを備える。雌ねじ溝３３および雄ねじ溝３４の間に列をなすボール２９が介在している。
【００２２】
ボールナット３０の外周３０ａは、ピストン１７の内周１７ｂの回転規制部３５と係合する回転規制部３６と、ピストン１７の内周１７ｂの円筒面部３７と嵌合した円筒面部３８とを備える。両回転規制部３５，３６どうしの係合により、ピストン１７とボールナット３０との相対回転が規制されている。
ボールナット３０は、ボールナット軸方向Ｘに関して、ディスク２側の第１端部３０１と、第１端部３０１とは反対側の第２端部３０２とを備える。
【００２３】
ボールナット３０の第１端部３０１が、ピストン１７の内周１７ｂの位置決め段部３９に当接している。また、ピストン１７の内周１７ｂに設けられた環状溝に嵌合した止め輪４０が、ボールナット３０の第２端部３０２の端面に係合している。これにより、ピストン１７とボールナット３０とが、アキシャル方向ＳＴ（ボールナット軸方向Ｘ）に一体移動可能に連結されている。
【００２４】
電動モータ２０の出力軸２４の回転が、減速装置２１を介して伝達されて、ねじ軸２８が回転すると、ボールナット３０が、ボールナット軸方向Ｘ（アキシャル方向ＳＴ）に移動する。このとき、キー１９による案内によって、ピストン１７が、ボールナット３０とともにアキシャル方向ＳＴに一体に移動する。
図３は、ボールねじ装置２２の概略断面図である。図３において、ねじ軸２８の図示が部分的に省略してある。図３に示すように、ボールナット３０の雌ねじ溝３３内に保持された複数のボール２９は、雌ねじ溝３３および雄ねじ溝３４間に形成される軌道路Ｋに沿って並ぶボール列Ｌを構成している。ボール列Ｌは、第１端部Ｌａと第２端部Ｌｂとを備える。
【００２５】
ボールねじ装置２２は、軌道路Ｋに収容され、ボール列Ｌの両側に配置されたばね部材としての第１コイルスプリング５１およびばね部材としての第２コイルスプリング５２を備える。第１コイルスプリング５１および第２コイルスプリング５のそれぞれは、軌道路Ｋの少なくとも１周分の長さを有している。
第１コイルスプリング５１は、ボール列Ｌの第１端部Ｌａのボール２９ａに係合する第１端部５１１と、第２端部５１２とを備える。第２コイルスプリング５２は、ボール列Ｌの第２端部Ｌｂのボール２９ｂに係合する第１端部５２１と、第２端部５２２とを備える。
【００２６】
ボールナット３０の内周３０ｂには、第１コイルスプリング５１の第２端部５１２を介在部材としてのストッパボール８１を介して間接的に受ける第１ストッパとしての凹部６０が形成されている。
凹部６０は、第１コイルスプリング５１の第２端部５１２をストッパボール８１を介して間接的に受ける座面としての第１面６１と、第１面６１とは交差する第２面６２とを備える。
【００２７】
第１面６１は、ボールナット軸方向Ｘに延びている。第２面６２は、ボールナット３０の第２端部３０２の端面３０２ａに設けられた開放部分９０とボールナット軸方向Ｘに対向している。第２面６２は、図３に示すような、ボールナット軸方向Ｘとは直交する軸直角面であってもよい。また、図示していないが、第２面６２は、雌ねじ溝３３のリード角の方向に延びる平面であってもよい。
【００２８】
図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大断面図である図４に示すように、第１面６１は、ボールナット軸方向Ｘ（図４では紙面と直交する方向）に延びる円筒面に形成されていてもよい。また、図示していないが、第１面６１が、互いに交差し、それぞれボールナット軸方向Ｘに延びる２つの平面によって構成されていてもよい。
ストッパボール８１の直径Ｄ１（図４参照）は、ボール２９の直径ｄ（図３参照）と同等または同等以上（Ｄ１≧ｄ）に形成されていることが好ましい。ストッパボール８１の直径Ｄ１がボール２９の直径ｄよりも大きい場合には（Ｄ１＞ｄ）、ストッパボール８１が、ボールナット３０からねじ軸２９側へ脱落することを抑制できるという利点がある。ただし、ストッパボール８１の直径Ｄ１がボール２９の直径ｄよりも小さくてもよい。また、図示していないが、ストッパボール８１が２個以上設けられていてもよい。
【００２９】
また、ストッパボール８１の直径Ｄ１は、第１コイルスプリング５１の第２端部５１２としての座巻部の内径よりも大きくされている。これにより、ストッパボール８１が、ストッパボール８１が第２端部５１２の内径をガイドする内径ガイドとして機能する。
再び図３を参照して、ボールナット３０の内周３０ｂには、第２コイルスプリング５２の第２端部５２２を直接受ける第２ストッパとしての凹部７０が形成されている。
【００３０】
凹部７０は、第２コイルスプリング５２の第２端部５２２を直接受ける座面としての第１面７１と、第１面７１とは交差する第２面７２と、第１面７１および第２面７２の双方と交差する第３面７３とを備える。
第２面７２は、ボールナット３０の第１端部３０１の端面３０１ａに設けられた開放部分１００とボールナット軸方向Ｘに対向している。第２面７２は、図３に示すような、ボールナット軸方向Ｘとは直交する軸直角面であってもよい。また、図示していないが、第２面７２は、雌ねじ溝３３のリード角の方向に延びる平面であってもよい。
【００３１】
図３のＶ−Ｖ線に沿う拡大断面図である図５に示すように、凹部７０は、雌ね溝３３の接線方向Ｔに延びるように形成されている。互いに交差する第１面７１および第３面７３は、それぞれボールナット軸方向Ｘに延びていてもよい。
本実施形態によれば、図３に示すように、ばね部材（第１コイルプリング５１）が、軌道路Ｋの少なくとも１周分の長さを有している。このため、凹部６０（の第２面６２）に対してボールナット軸方向Ｘに隣接する、雌ねじ溝３３の領域３３ｃには、ボール２９が配置されない。したがって、ボールナット３０において凹部６０を形成する部分３０ｃ（部分３０ｃは、例えば凹部６０の第２面６２に隣接する部分である）に、ボール２９からの負荷が及ぼされることが抑制される。
【００３２】
その結果、凹部６０を形成する部分３０ｃとして、あまり高い強度が要求されない。したがって、凹部６０に厳密な寸法加工精度が要求されないので、製造コストを安くすることができる。
また、ばね部材（第２コイルプリング５２）が、軌道路Ｋの少なくとも１周分の長さを有している。このため、凹部７０（の第２面７２）に対してボールナット軸方向Ｘに隣接する、雌ねじ溝３３の領域３３ｄには、ボール２９が配置されない。したがって、ボールナット３０において凹部７０を形成する部分３０ｄ（部分３０ｄは、例えば凹部７０の第２面７２に隣接する部分である）に、ボール２９からの負荷が及ぼされることが抑制される。
【００３３】
その結果、凹部７０を形成する部分３０ｄとして、あまり高い強度が要求されない。したがって、凹部７０に厳密な寸法加工精度が要求されないので、製造コストを安くすることができる。
また、凹部６０，７０が、ボールナット軸方向Ｘに延びる座面としての第１面６１，７１と、ボールナット３０の端面３０２ａ，３０１ａに設けられた開放部分９０，１００とはボールナット軸方向Ｘに対向し、第１面６１とは交差する第２面６２，７２とを含む。したがって、ボールナット素材に凹部６０，７０を加工する場合に、切削加工のみならず、ボールナット素材の端面側からの（ボールナット軸方向Ｘからの）鍛造加工（例えば冷間鍛造加工）の実施も可能となり、加工方法の自由度が向上する。
【００３４】
また、第１ストッパとしての凹部６０が、介在部材としてのストッパボール８１を介して、ばね部材としての第１コイルスプリング５１の第２端部５１２を受ける。したがって、動力伝達時に、ストッパボール８１が、第１コイルスプリング５１の第２端部５１２の姿勢を安定させて、第１コイルスプリング５１の形状の歪みを抑制することができる。その結果、第１コイルスプリング５１の姿勢を安定させることができるので、コイルスプリング５１とねじ軸２８との接触による摩耗の発生を抑制することができる。
【００３５】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図示していなが、ストッパボール８１を廃止し、第１ストッパとしての凹部６０が、第１コイルスプリング５１の第２端５１２を直接受けるようにしてもよい。
また、図示していないが、ブレーキ操作時にボールナット軸方向Ｘに軸力負荷が掛かる側のコイルスプリングが軌道路Ｋの少なくとも１周分の長さを有していてもよい。
【００３６】
また、図示していないが、第２ストッパとしての凹部７０が、介在部材としてのストッパボールを介して第２コイルスプリング５２の第２端部５２２を間接的に受けるようにしてもよい。
また、図示していないが、第１コイルスプリング５１および第２コイルスプリング５２の何れか一方を廃止してもよい。その他、本発明は、特許請求の範囲記載の範囲内で種々の変更を施すことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１…ブレーキ装置、２…ディスク、３…キャリパ、４…第１バックアッププレート、５…第２バックアッププレート、６…第１パッド、７…第２パッド、８…第１ボディ、９…第２ボディ、１３…シリンダ、１７…ピストン、２０…電動モータ、２１…減速装置、２２…ボールねじ装置、２８…ねじ軸、２８ａ…外周、２９，２９ａ，２９ｂ…ボール、３０…ボールナット、３０ａ…外周、３０ｂ…内周、３０１…第１端部、３０１ａ…端面、３０２…第２端部、３０２ａ…端面、３３…雌ねじ溝、３４…雄ねじ溝、３５，３６…回転規制部、３７，３８…円筒面部、３９…位置決め段部、４０…止め輪、５１…第１コイルスプリング（ばね部材）、５１１…第１端部、５１２…第２端部、５２…第２コイルスプリング（ばね部材）、５２１…第１端部、５２２…第２端部、６０…凹部（第１ストッパ）、６１…第１面、６２…第２面、７０…凹部（第２ストッパ）、７１…第１面、７２…第２面、７３…第３面、８１…ストッパボール、９０…開放部分、１００…開放部分、Ｋ…軌道路、Ｌ…ボール列、Ｌａ…第１端部、Ｌｂ…第２端部、ＳＴ…アキシャル方向、Ｘ…ボールナット軸方向
【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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